1937年9月11日，日军进至河北蔚县附近，以一部南向涞源，一部西向山西灵丘进击。归属第二战区的第十七军及第七十三师与日军鏖战，逐步西撤至平型关一线。
22日黄昏，日军第二十一旅团向平型关进攻，被第七十三师击退。翌日，日军再度向平型关、团城口一线进攻。平型关守军第七十三师、第八十四师独立第八旅诸部，与日军展开血战。
23日，新编第二师、第七十一师、第三十五军傅作义诸部向前线开进。
25日拂晓，第七十一师调整了部署全力攻击团城口正面之日军，而以新编第二师攻击团河口东北的日军。当日晨，日军一支有护卫的辎重部队自灵丘西进，进入了八路军第一一五师的伏击圈，遭到第一一五师的突然袭击。由于第一一五师消灭了日军辎重部队，截断了交通线，为正面阵地的中国军队围歼日军创造了有利形势。日军第二十一旅团陷入重围。板垣遂命令步兵第四十二联队主力向平型关增援。26日，第一一五师主动撤离，转入敌后游击。日军第四十二联队遂投入战斗。日军第二十一联队也于 28日投入平型关正面的作战。27日至29日，双方展开激烈的争夺战，相持不下，伤亡累累。
这时，日军增援部队陆续赶到，关东军一部于27日投入平型关地区的战斗。关东军另一部也向茹越口一线中国军队第三十四军阵地进攻，第三十四军不支而溃。28日，茹越口失守。29日，铁角岭失守，平型关中国军队腹背受敌。9月30日夜，前线各部队奉命撤离战斗。
吕超然,陆军第七十三师四二四团上校团长。9月12日在作战中忠勇殉国梁镜斋,陆军第六十九师二○三旅少将旅长。9月28日在茹越口作战牺牲。