四月二十八日，武田軍先鋒抵達吉田城，德川家酒井忠次、水野忠重、戶田左門等出城討取數百人。直到武田勝賴本隊到達，德川軍退入吉田城固守。
五月一日，武田勝賴棄圍吉田城，折返設樂郡，重新包圍長筱城。
在這幾天後，武田軍猛攻長筱城，但均被擊退。
到了五月六日，織田信長急行軍抵達三河並進入岡崎城，信長信中還表示：對於戰勝武田家，他信心十足。同時雖然是急行軍突襲但是路過熱田神宮時，依然抽空去祈禱了一番。
五月八日午後二時許，織田信長在岡崎城召開軍議，詳細說明各部隊的部署位置，定下防守反擊的策略，將決戰戰場定於設樂原。此時，長筱城的鳥居勝商突圍到達岡崎城帶來依然在堅守的訊息。
織田信長在信中也表示非常驚訝，盛讚其忠勇。
然後告訴他兩日之後大軍就將與武田軍展開決戰，令其回城傳命奧平貞昌持續堅守。
五月九日黎明前，織田信長、德川家康聯軍人從岡崎城出發。當日夜，聯軍克牛久保城。
五月十日聯軍入野田城。
五月十一日抵設樂原。德川家康於高松山設立本陣、織田信長於極樂寺山設立本陣，並命令手下各軍就地修築防禦工事。
信長在信中表示這個計策是收到我兵圍隈府城的啟發。
五月十三日清晨，織田、德川聯軍完成防禦工事的修築工作，同時武田軍主力撤圍長筱並和聯軍對峙。
當日夜間，織田信長已經做好完全之準備，自誇：任其多少兵來，必將被斃於陣前。
為誘使武田勝賴進攻，他還指示佐久間信盛詐降，然而這時德川家臣酒井忠次提出夜襲鳶巢山砦以斷其退路，織長准許。
五月十四日，天未明，德川方酒井忠次、松平伊忠等率軍3000繞道向鳶巢山進發。
清晨，大雨驟停，設樂原在兩天的大雨中早已是一片泥濘。
這時候信長在信中又是一陣自誇，如此泥濘的設樂原再加上他設定的防禦體系，定叫他武田家來多少，沒多少。
卯時，鳶巢山砦遭襲。同時，武田勝賴大軍鶴翼陣向聯軍發動進攻，一番手為山縣昌景。
不消多時，酒井忠次擊破武田留守長筱的軍勢，進入長筱城，升起標誌勝利的狼煙。
巳時前後911時）武田家開始大規模進攻，山縣昌景在突擊大久保忠世隊九次都未果之後轉向德川軍側翼，武田二番手武田信廉上陣。
然後三番手小幡信貞隊五百騎立於織田信長陣線正中，作勢要中央突破。
四番手武田信豐與小幡信貞會合，內藤昌豐隊、真田信綱隊、真田昌輝隊、原昌胤隊則向聯軍陣地左右翼提前展開攻擊。
巳時半，五番手馬場信房從右翼發動進攻，土屋昌次、一條信龍、穴山信君諸隊緊隨其後。
其中內藤昌豐隊以一千餘人強勢突破了瀧川一益四千人的防線。
見瀧川一益軍潰不成軍地後撤，織田信長自己都在信中說看到四千人竟然擋不住一千餘人，當時殺了瀧川一益的心都有了。
但是畢竟是在戰場上，於是派出柴田勝家、不破光治與山岡景隆三隊接應以穩住陣線。
局勢一度危急到武田信廉隊破壞了聯軍中央第一道防馬柵欄，幸好是在第二道防馬柵前被擋住。
