这么大的伏击战没有抓到一个俘虏，在红军战史上尚无先例。可见日军的顽抗到了何等地步，双方搏杀的残酷程度由此可见一斑。时任第686团组织处股长的欧阳文回忆道：
战前我们给战士作动员，说是要优待俘虏，我们准备要抓1000个俘虏好送到全国各地去作展览。结果一个也没抓到，这时的鬼子还真有点“武士道”精神，到死都不投降。我亲眼看着我们团的一个副营长背起一个鬼子的伤员往后走，结果被鬼子把耳朵给咬下来了，气得旁边的一个排长一刀把那个鬼子的脑袋给砍下来了。
此役，第115师发挥了善于近战和山地战的特长，保证了战斗的突然性，以劣势装备一举击毙日军精锐板垣师团第21旅团千余人，击毁汽车百余辆、马车200辆，缴获九二式步兵炮1门、轻重机枪20多挺、步枪1000余支、军马50多匹，以及其他大批军用物资。
一位参加过平型关战斗的八路军战士回忆道：
长长的山沟里，到处都是被打翻击毁鬼子的汽车和大车，烧着了的还在冒烟，汽车上面和车轮下面都是鬼子尸体，有的还挂在汽车挡板上，从姿势看，显然是没来得及下车就被击毙了;半山坡上鬼子的骑兵，连人带马尸横遍地。死尸中间，有的是被我们战士用刺刀戳死的。横七竖八，倚躺仰卧，各式各样的丑态都有。公路上的汽车和大车还满载着弹药、装具、被服、粮食、饼干、香烟……遍地都扔着枪支弹药，鬼子兵的黄呢军服、大头鞋子、牛皮背包、水壶和饭盒……不可尽数，那大大小小的太阳旗，布的、绸的、写满字的、画了符号的，都像垃圾一样扔在地上;那一份份作战计划、命令、情报等机密文件如同给日军送葬的纸钱飘飞起落。附近山沟里的老百姓听说八路军把鬼子打败了，都欢天喜地地跑来帮助部队收拢和搬运战利品，运不走的汽车也点上把火烧了。
