在平型關防線被攻破後，二戰區閻錫山司令長官終於認識到，僅憑山西軍隊不足以守住山西，因而及時向國民政府軍事委員會提出了支援的請求，軍委會蔣委員長派了其手下五虎將之一的衛立煌率領國民革命軍第14集團軍由河北來援，14集團軍是黃埔軍，所部軍官都受過軍校教育，為人也大都正直。全軍為115師勝利鼓舞，士氣高昂，戰鬥力在晉軍之上，在忻口防線與日軍展開了規模空前的激戰。
衛立煌是個相對比較純粹的軍人，比較重視所部戰鬥力的提高。當華北危急時，8月初曾經提出過趁敵主力大舉進攻之機，用自己所部反攻日軍平津後方司令部的計劃，無奈日軍女間諜已深入南京中國軍隊高層內部，軍委會秘書長黃x為日軍女間諜美色所迷，計劃於是為日軍知悉，戰鬥遂打成僵持狀態。於是日軍遂增兵第二十師團企圖抄衛部後路，為衛所察覺，於是撤退。當此山西危急之時，衛部第14集團軍轄所部4師2旅，作為中國方麵的主力參加了忻口的會戰。
10月12日，日軍第五師團對忻口展開了試探性攻擊，次日清晨開始全線激戰。日軍天上有飛機20多架進行轟炸，師團所屬重炮也猛烈轟擊，步兵在坦克掩護下，集中數千兵力向國軍南懷化陣地發起猛攻，意圖實現中央突破。於上午10時許，守軍傷亡殆盡之際，占領了南懷化陣地。並趁機向縱深進攻，又奪取了1300高地。
14集團軍編製內的第9軍軍長郝夢齡緊急增派124團125團反擊日軍的進攻，於下午15時許奪回1300高地。
中日雙方軍隊在忻口展開激烈爭奪時，山西戰場還發生了另一間大事。
1937年9月25日，第十八集團軍第115師在平型關前的勝利，得到國共兩方宣傳機關的大力宣傳。中國軍隊一戰殲滅日軍數千人的新聞，讓全國的百姓歡欣振奮不已。年輕的**師長的半身照片登於各大媒體報紙的頭條，照片上，年輕的**麵容清秀端正，雙目有神，氣宇軒昂，顯露出軍人的鐵血剛毅。由於當年的新聞戰報，一片都是中日兩軍戰鬥的結果是中國軍隊撤退、轉進的字眼。報導中國將軍也都是陣亡的訃告。第115師的勝利猶如久旱之後的甘霖，連綿陰雨中的太陽光般溫暖人心。當媒體報道林師長僅20多歲，尚未婚配時。全國的愛國知識少女的心都沸騰了，向林師長求愛的信件從全國各地，如同雪片般向115師駐地而來。林師長一時成為了全國民眾中最受愛戴的人。也成為了全中國戰果最輝煌的青年名將。
因為戰鬥的勝利，部隊繳獲了一批東洋戰馬，115師團級以上軍官都分到了坐騎。林師長當然也得到一匹其中最神駿的，由於年輕精力好，早晨通常穿上繳獲的軍用大衣騎馬溜一圈。
其時，115師駐地與晉軍駐地相近，林師長在10月的某天遛馬時，被晉軍的一個放哨的班長誤認為是日軍偷襲，一槍就從馬上打了下來，擊中肺部而身負重傷，造成終身疼痛難忍的後遺症。林師長也因傷離開所屬部隊直到抗戰勝利後才回到指揮位置。
**被槍擊而受傷之事，當時驚動了國共雙方的最高層領導人。二戰區司令長官閻錫山要槍斃肇事者，還是躺在醫院裏的**忍著疼痛說：“算了，他也是誤會了。”才作罷。
話說在五台山的廣靈附近，聶副師長看了抗敵旅的戰術資料及訓練後，認為具有推廣價值，於是，就將此事為重點，向黨中央做了彙報。黨中央返回的指示是給陳邦棟部配以電台及波長呼號，電訊密碼。正式納入十八集團軍指揮係統。