李天佑接受了“关闸门”的重任。
一回团部，他立即把团里的其他几位干部下派到营里指挥，自己率3营抢占老爷庙。这时，有几个鬼子正往老爷庙爬。李天佑有些着急了，急令右侧山上的3营向老爷庙冲击。可日军很顽强，仗着武器好，在争夺战中抢先占领了老爷庙！不拿下老爷庙，就关不住鬼子，这场战役就完全失去意义。李天佑一咬牙：“命令3营再次冲击！”
此时，副团长杨勇刚回到团部，自告奋勇说：“我与3营一起去！”
他率3营向老爷庙的方向冲去。结果，3营冲上公路后，遭到火力压制，冲到最前面的9连强行硬冲，连干部全部牺牲，全连只剩下10多个人，副团长杨勇左臂被炸伤，还是没冲上去。李天佑见状，又急调2营支援，最后两个营合力猛冲，终于占领了老爷庙制高点。
占领了老爷庙后，686团扼守着瓶口，从公路两侧居高临下对日军进行打击。这时，日军的指挥官才猛醒过来，发现了自己战术上的失误，马上挥刀喊叫，指挥部队又开始争夺老爷庙制高点。双方处于近战胶着状态，鬼子的大炮、快速骑兵全都失去了作用，火力优势也发挥不出来，只有穿着皮鞋的步兵成群地往上爬。686团则占尽优势，他们居高临下，对日军进行打击，打得敌人无处躲藏。日军冲上来，马上就垮下去。再冲上来，又垮下去。
结果，敌人一次又一次进行冲击，在老爷庙下面集结的人马越来越多，足足有五六百人，敌机也来凑热闹，低空盘旋着，寻找机会。但交战双方靠得很近，它们不敢轻易投弹。战斗进行到下午1时，687团从后面攻上来，鬼子的后尾顿时乱了。林彪一见时机已到，下令各团立即发起攻击，把日军围在山沟里往死里打。
在混战中，被围于小寨村至老爷庙之敌，在6架飞机掩护下，再次猛攻老爷庙，但是一遇到686团就像碰击反弹力巨大的墙壁，撞击过来又被更大的力量反回去，撞击过来又被反弹回去，怎么冲也夺不下这逃命的生死关口。而这时115师集中全力围歼困在沟里之敌。至当日13时，战斗胜利结束。
日军精锐第5师团第21旅团1000多人被歼灭。
自1598年清政府与日本东海海战以来，300余年间，中国对日本的战事竟无一胜绩！历史终于在1937年9月25日这一天被改写——115师以一个漂亮的歼灭战打破了日军“不可战胜”的神话。国民党平型关之战以失败告终，而八路军115师平型关之战则胜利了，并且胜得非常漂亮。
此战中，李天佑担任主攻任务和扼守“瓶口”，无疑功不可没。战后，他被提拔为343旅副旅长。
11三战解围
1938年2月，李天佑被任命为343旅代旅长，率部进入晋西吕梁山区作战，打击南犯之敌。
3月的一天，343旅直属队正在和当地友军、民众进行联欢。突然，115师陈光代师长通知说，日军五六百人向大宁县午城镇前进，与115师直属队遭遇，情况非常紧急，令他率部救援。李天佑一看通知，着急地说：“鬼子意在包饺子，救军如救火！”立即率343旅685团、686团迅速往回赶前去解围。
第二天下午，他们跑步过了义泉镇，到达上下桑城、下寺德一带宿营。一驻营下来，他们故意弄出些动静，几个汉奸为了领赏钱，急急忙忙去报告。鬼子一听附近有八路，立即不去午城了，决定就地一战，“现场立功”。
这一下可好了，李天佑正好把向午城进发的前去“包饺子”的日军一部拦住了。
天亮后，大宁的日军又派出五六百人，拖着两门山炮，开始向685团进攻，可是685团占据着有利地形，与敌英勇作战，进攻一一被击退，准备前去大宁的鬼子兵全被死死拖住了。
李天佑在这里拖住鬼子援兵，马上引起了围剿115师直属队日军大队的危机！
原来，他们只顾追击八路军，没带多少粮食，一进入吕梁山区麻烦就来了，除了野草皮树根，什么吃的都没有，四下找寻，老百姓全跑光了，只有空空如也的断墙坏壁，什么吃的都找不到，给养立即成为了向前进军的最大难题。为了把给养和辎重送到前线，蒲城的日军用6辆汽车满载步兵，护送170多辆汽车往西开。谁知来到井沟以西的午城附近时，又被李天佑率领部下截获6辆。残兵死里逃生，拼了老命跑回午城，343旅紧追不放，他们前脚进城，八路军后脚就到，结果，日军的汽车队和午城内500多守军全部陷入了343旅的东西夹击包围之中。
午城镇处于吕梁山脉中南部的山腹，有3条汽车公路在此交叉。附近的国民党友军也立即行动，开着汽车，用大炮切断了日军的后方联络，这下城内日伪军开始哭爹喊娘，慌乱得一团糟了。
李天佑决定强夺午城镇。
一个旅围攻近千名鬼子，这本来不符合八路军“集中优势兵力歼敌”的作战原则，但李天佑却有胆识去打这一仗。白天鬼子的火力强，很难攻击，他就进行夜袭，用近战胜敌。当晚，685团两个连从东北向午城北面山上固守工事的日军展开猛烈攻击；686团3营是有名的“夜老虎”，从西北向东猛扑，迅疾占领北山高地，随后就攻入了午城镇。
混乱中，城内日军余敌立即坐上汽车逃跑。但汽车一出城门，又遭到埋伏，被343旅的手榴弹打得连灯都不敢开，黑暗中，一辆车开进河沟里，前面的汽车又迷失方向，误入343旅出击沟地，后面的车跟着冲进来，跟着落网。结果，日军172辆汽车，3000包大米和其他军用品，全部被李天佑缴获。
遗憾的是，343旅从上到下却没几个人会开汽车，大部分汽车无法及时运走，只好烧毁。霎时，河沟里燃起熊熊大火，烈焰腾空，照亮了黑夜的半边天空。
午城被围打，临汾的日军星夜驰援。600名步兵、200名骑兵和一个中队炮兵，由蒲城经井沟，向午城、大宁增援。拂晓前，李天佑又带领686团赶来伏击，部分兵力埋伏在井沟、张庄以北的各条小沟内，游击支队则埋伏在南面山上，血盆大口又张开了。
日军因几天吃亏太多，这次比较谨慎，往前进时一面用火力进行搜索，一面缓缓行进。10时，先头部队开进井沟、张庄，可是，一看到狭窄沟地里昨天被打死的同伴尸体，吓得立即停止下来，随后而来的大队伍马上由1路队形变成了2路、3路密集队形，并不断地向东南面山上打炮。
这时，李天佑指挥686团1、2营全埋伏在井沟里，离他们只有200米远，可鬼子们偏偏就发现不了，一边打炮一边继续小心前进。
正在他们缓缓走着时，突然，两面山上和沟道里飞出一大堆手榴弹，机枪子弹像雨点似的射出来，一时硝烟弥漫，灰尘蔽空，杀声震天。混乱中，鬼子先头部队占据了井沟、张庄的山崖和南面的龙王庙，负隅顽抗，4门大炮像发了疯似的猛烈轰击。1小时后，6架轰炸机也来进行低空轰炸，连续投弹100多枚。
但是，这一切都不管用。大队日军仍被343旅死死夹击住，死伤不断增多。激战中，日军妄图趁机突围，多次发动猛烈的反击，战斗异常激烈。但没到黄昏时分，龙王庙、井沟一带的500多个日军全部直挺挺地躺在地上，3门大炮也被缴获。张庄的100多个日军大部分也被打死。
这一战，收获颇丰，战士们一直忙到天明才把汽车和缴获的枪炮全部运完。
几天时间，343旅连打几仗，仗仗有收获，日军锐气被挫，全部逃去，115师直属队就这样被李天佑三战解了围。
12救了国民党战区司令长官
李天佑英勇善战、屡挫日军，使敌人闻风丧胆。
午城、井沟战斗之后，日军为报一箭之仇，于一个星期之后组织了千余人的兵力进行反扑。这时，国民党第二战区副司令长官卫立煌率领他的指挥机关渡过黄河到山西。可是，刚到大宁，就与这股日军相遇，双方发生激战。
日军找不着八路军，就拿国民党撒气，卫立煌不敌日军的攻势，退了下来。说来也怪，以后，无论他走到哪里，日军就跟到哪里，仗是一个接着一个，打得非常艰苦，最后他一个旅终于被打散了，剩下他这个光杆司令和几十个卫兵，形势非常严峻。卫立煌只好经八路军115师防地向东转进。同时，由于怀疑自己的部队里有奸细，他与其参谋长郭寄峤等人来到115师，要求八路军支援。
这时国共两党的关系还十分密切，特别是八路军与第二战区的关系从“七七事变”以来一直不错。卫立煌当过孙中山的卫士，10年内战时参加过对苏区的“围剿”，但在抗战初期，他任国民党第二战区司令长官，统辖晋北全部中央军和晋绥军10余万人，在晋西北忻口进行的抗日保卫战，历时20天，打了华北抗战中最激烈的一次战役，被国人称道。
为了团结抗日，陈光愉快地答应了他的请求，命令343旅代旅长李天佑率部前去救援。李天佑令686团代团长杨勇阻击日军，掩护卫立煌部东进。
谁知第二日，卫立煌在继续东进时在石楼、白儿岭时又遭到日军围歼，陷入险境，所率人马冲散。李天佑闻讯亲自选择白儿岭为阵地，掩护卫立煌转移。686团2营5连在连长王永禄带领下全连出击，利用两面悬崖峭壁、中间只有一条路的有利地形，构筑野战工事，顽强地顶住800多名日军的轮番进攻。