9月28日，委員長武漢行營給第八路軍參謀處發電報，電文稱：
“25日電敬悉。貴路軍一戰攻克平型關，斃敵遍野，俘虜甚多，忠勇之氣，益害敵膽。特電馳賀，續侯捷音。”
9月28日，上海市職業界救亡協會給八路軍發電報。電文稱：
“第八路軍參謀處轉全軍將士鑒：貴軍受命抗敵，立奏奇功，挽西線垂危之局，破日寇方長之焰。捷報傳來，萬眾歡騰。謹電馳賀。”
巴黎《救國時報》發給八路軍的電報稱：
“第八路軍朱彭總指揮鈞鑒：據連日電訊，悉我八路軍於靈丘平型關一帶襲擊寇軍，消滅5000，捷報傳來，全僑躍舞，一致認為八路軍獲得空前大勝利的原因，確在八路軍將士高度的政治覺悟，堅強的戰鬥力，鐵的紀律，與民眾密切聯係……望抗戰各軍學習模範的八路軍的優點，更望我全體將士更加鞏固的團結一致，共驅日寇，全體僑民為後盾。”
平型關大捷，八路軍威名遠揚，八路軍在戰場上繳獲的日軍地圖，使中國軍隊進一步掌握了日軍的戰略意圖，對爾後的作戰產生了重大影響。
平型關戰鬥的槍聲稀落下來的時候，八路軍指戰員開始清查從日軍中繳獲的戰利品。忽然，戰士們發現了日軍第5師團及配合關東軍“蒙疆兵團”和沿平漢路北段向西進攻敵日軍第1軍與沿津浦路向南進攻的日軍第2軍的作戰計劃圖。這是日軍的絕密文件，在軍人眼裏，作戰計劃圖比生命還重要。
這些重要文件很快送到八路軍總指揮部。朱德、彭德懷看到這些作戰地圖，十分欣喜，立刻仔仔細細地研究起來。
為了粉碎日軍的進攻企圖，殲滅更多的日軍。9月28日，八路軍總指揮朱德、副總指揮彭德懷向南京方麵發出電報，闡述了他們對這份地圖的見解。電文是：
“急。南京大元帥蔣、總司令劉鈞鑒：密。”
“25日平型關戰鬥，得敵高級司令部地圖一張。上繪有平津直至主攻平型關、雁門關、保定及津浦路部署、部隊番號，標其甚詳。依據此圖可對全部軍事秘密了解。該圖上攻入淶源之敵係向易州前進，不是向阜平前進。”
“攻入大同之敵，除留守外，轉向渾源，沿長城外與攻入靈丘之敵合攻雁門關；攻入靈丘敵則攻平型關，以該縣與渾源部隊夾長城前進。”
“此地圖昨日已由林師長送交孫副總司令，轉呈閻司令部矣！”
“25日戰鬥，已將敵原定計劃破壞，使渾源及淶源兩路轉向平型關解圍，攻平型關部隊，變為突圍而逃。
職朱德彭德懷”
美中不足的是，此次戰役的戰果沒有得到進一步擴大，原因在於八路軍沒有得到南京方麵的及時配合，致使這些日軍從團城口突圍，中國軍隊失去了再次殲滅日軍的戰機。蔣介石對共產黨領導的軍隊始終不信任，1927年大革命失敗以來的十年內戰，蔣介石做夢都在調集軍隊，把工農紅軍圍起來“剿滅”。
日軍侵華，經過中國共產黨的艱苦努力，實現全麵抗戰，但蔣介石對八路軍的戒心沒有完全解除，兩年後的皖南事變即是例證。八路軍在第二戰區作戰，閻錫山也有意把八路軍推到第一線，作為一道“擋箭牌”。對此，毛澤東早有深刻見解，多次提出，“今日紅軍對決戰不起任何作用”。
平型關戰役4天以後，毛澤東打電報給周恩來等人，電文指出：“閻必要求我軍與他配合來打一二仗。為了給晉軍以更好的影響，如果在確實有利的條件下，當然是可以參加的。”
9月26日，在陝北待命入晉的八路軍第129師386旅陳賡旅長得知平型關大捷，在日記中寫道：
“這是紅軍參戰的第一次勝利，也是中日開戰以來最大的第一次勝利。這一勝利雖然是局部的，但在政治上的意義是無窮的：1、證明我黨的主張正確；2、隻有積極地采取運動戰、遊擊戰、山地戰，配合陣地戰，抄襲敵人，才能勝算；3、證明唯武器論的破產；4、單純的防禦隻有喪失土地。捷報傳到部隊中，人人歡躍，大家都以為我們出動太遲了。”