1937年7月28日，紅軍改為八路軍，紅一軍團改為一一五師，原騎兵團改為騎兵營，李鍾奇為代營長。9月中旬參加了著名的平型關大戰。騎兵營的任務是搶在9月21日8時前，搶占倒馬關，然後向淶源挺進，相機奪取淶源縣城。李鍾奇騎一匹繳獲來的叫“夜貓子張”的白馬，身先士卒，衝鋒在最前麵。他們從山西五台縣東營出發，經過一天一夜急行軍，於24日7時到達倒馬關，當地居民已逃，說日本侵略軍已爬上長城。李鍾奇當即決定以一個排的兵力封鎖日本侵略軍的碉堡，以另兩個排的兵力向城牆北方之日本侵略軍猛攻，打退了日本侵略軍的幾次衝鋒，圓滿地完成了奪取倒馬關的任務，有力的掩護主力部隊消滅平型關之日本侵略軍。李鍾奇曾作詩一首紀念這次戰鬥。
蘆溝峰火連中原，抗日首戰平型關。
自古兵家爭要地，鐵騎飛馳倒馬關。
孤軍浴血戰猶酣，六郎碑前敵膽寒。
莫道我比先賢勇，長城頭上鼓角歡。
在長期的戎馬生涯中，李鍾奇身經百戰，六次負重傷。1938年4月在河北沙峪戰鬥中，他背部脊椎骨右側被炸成一個鴨蛋大的窟窿，又流血又冒氣，呼吸已非常困難，鄧華政委都給他找來一口棺材，準備後事了。但是，李鍾奇被運送到開灤煤礦醫院，在孫蔭芳大夫的掩護和治療下，一個月以後，他神奇地歸隊，被稱為“打不死的參謀長”。1939年6月，李鍾奇去延安馬列學院學習，1940年畢業後返回晉察冀軍區任騎兵團長，1943年任抗日軍政大學陸軍學校校長，1947年5月任晉察冀幹校副校長，1948年4月任華北軍校教育長，1949年11月調軍委軍教局工作，1952年任軍訓部助理部長，1957 任訓練總監部副部長，1964年任北京衛戍區副司令員。
在北京軍區舉行過批鬥彭德懷的大會。在大會休息時，有一個人衝進關押彭德懷的小休息室，惡狠狠地將彭一拳打倒在地，而且真的踏上了一隻腳，並且還叫喊道"彭德懷！你也有今天呐！"。這個打人者就是彭德懷曾經的部下，開國將軍李鍾奇。
