阪垣征四郎聞訊，急忙調來6架飛機到平型關上空，企圖掩護日軍突圍。被圍日軍聽到飛機聲，看到了一線生機，再次組織部隊猛攻老爺廟和附近的高地。然而，日軍的希望再次落空了，平型關已經被八路軍圍成銅牆鐵壁，根本不可能突出去。
傍晚，戰鬥結束了。
山溝裏響起了八路軍戰士的陣陣歡呼聲，日軍精銳第5師團第21旅團1000多人被殲滅了。阪垣征四郎，這個中將師團長，有名的“中國通”，萬萬沒有想到在眼皮底下有一支嚴陣以待的八路軍。
9月28日，八路軍第115師最後一批指戰員撤離平型關。就在這一天，阪垣征四郎親自率領7000人馬由靈丘西進。先頭的第21聯隊第3大隊首先目擊了3天前激戰留下的殘跡，多年後日本出版的《濱田聯隊史》中有如下記載：
“9月28日，成澤中隊得到友軍的支援後，勇氣百倍，再次繼續前進中卻遇到意外情景，一刹那間嚇得停步不前。冷靜下來看時，行進中的汽車聯隊似遭突襲全被殲滅，100餘輛汽車慘遭燒毀，每隔約20米，倒著一輛汽車殘骸。
“公路上有新莊中佐等無數陣亡者，及被燒焦躺在駕駛室裏的屍體，一片慘狀，目不忍睹。”
“想到平岩大隊25日接支隊命令前來救援，半路上卻受到比我方多十幾倍敵人的包圍，終於未能到達目的地。為此，竟造成如此悲慘景象，痛切心情，難以言表。”
“用了長達3個小時，才把一輛輛燒焦的汽車拖到公路一邊，處理好陣亡者的屍體，公路上勉強可以行進。成澤中隊開始前進，到達嶺上。從嶺上向峽穀看，輜重車輛隊不是也全部覆滅了？！公路不是被輜重車輛、層層疊疊的人馬的屍體堵塞著了嗎？！”
這正是粟飯原秀部隊的大行李隊及山口、口島2個大隊的大小行李隊遭到覆滅，宛如地獄圖畫的悲慘情景。日軍在此用了近3個小時收屍、騰路，才勉強騰出一條可以繼續通行的路來。可見，當時平型關戰鬥是十分激烈的。
阪垣征四郎看到3天前的平型關戰場，百感交集。但是，沒有吸取教訓，繼續指揮日軍屠殺中國人民。1948年12月22日深夜，阪垣征四郎這個雙手沾滿中國人民鮮血的劊子手，在日本東京鴨巢監獄被押上絞刑架。遠東國際軍事法庭起訴的28名戰犯中，阪垣征四郎是第4號戰犯。阪垣征四郎的罪孽深重，對中國人民犯下的罪責難逃。
平型關是英雄關。平型關戰役打破了日軍“不可戰勝”的神話，創造了抗日戰爭的奇跡。
這次戰役的影響是深遠的，親自參加平型關戰鬥的楊得誌團長回憶說：
“平型關一戰最大、最直接的影響還是在中國國內。它使全國人民看到了貌似強大的日本帝國主義的虛弱本質；它使全國人民看到自己不可戰勝的力量；它使全國人民更加信賴中國共產黨和其所領導的、堅決抗日的八路軍。真是打出了中華民族的威風，打出了中華民族的誌氣，打出了全國人民對‘驅逐日寇出中國’、‘打倒日本帝國主義’，取得抗日戰爭最後勝利的堅強信念和信心！”
3.期望沒有實現
平型關戰鬥結束的第2天，八路軍總部即向南京國民黨軍委會發出了捷報。
蔣介石看到八路軍出師告捷的電報，沉思良久，先後兩次給朱德、彭德懷等人發電報祝賀。
9月26日，蔣介石電賀八路軍總部朱德總指揮、彭德懷副總指揮。電報全文如下：
“朱總指揮彭副總指揮勳鑒：26日電悉。25日一戰，殲寇如麻。足徵官兵用命，深堪嘉慰。尚希益勵所部，繼續努力，是所至吩。”
蔣介石仔細看平型關的戰報，嗣後不久，他又給朱德發來一電，稱：
“朱總司令玉階兄：
電悉，接誦捷報，無限欣慰，著即傳諭嘉獎。
9月27日，中國國民黨福建黨部特派員陳肇英給八路軍發電報祝捷。電文稱：
“八路軍朱總指揮彭副總指揮勳鑒：欣悉平型關之役，我軍所向披靡，斬獲無算。具佩執事指揮有方，將士忠勇無敵。尚希貴軍挺進，滅此朝食。特電祝捷，歌頌戎祺。”