戰鬥一開始，強行渡河的一揆眾被尼子家使用少弐主家支援的雨鐵炮發射出暴風驟雨一般的大筒霰彈打的傷亡慘重，不得已，小早川隆景填上了作為後衛的毛利軍。
但是當其他毛利軍開始迂迴時，綿綿春雨又變成了大雨，大雨使毛利軍本陣和迂迴的別動隊之間失去了聯絡。
毛利軍和一揆眾在渡河後，與以逸待勞的尼子軍進行慘烈而血腥的肉搏戰。
只不過尼子軍畢竟人少，雖然以逸待勞，但是依然在毛利軍的進攻下，節節敗退，在堅持了大概一個多小時就面臨崩潰的局面，最後關頭還是尼子盛久親自披甲執劍奔走於戰場之上，激勵士兵並告知一旦失敗，便退無可退，才好不容易穩住了陣型。
毛利軍已經佔據了上風，而迂迴的別動隊遲遲不出現，這讓小早川隆景憤怒不已。
原因在於尼子盛久在山中幸盛的計策下，將大部劫掠得來的金銀銅錢等細軟灑落在尼子軍兩翼。
毛利軍的別動隊在迂迴過程中發現後，大部分人都沿路揀拾財物，甚至為了爭奪，爆發了爭鬥。
雖然毛利軍包抄的別動隊被金銀細軟吸引暫時不能出現在戰場，但是尼子軍在外無援兵，又不能擊破正面毛利軍的情況下，即便尼子盛久再如何的親自鼓舞士氣，尼子軍也依然頹勢明顯。
為了儲存剛剛復興的尼子家，山中幸盛等尼子家臣力勸尼子盛久撤退，尼子盛久不允。
無奈，尼子眾將只得打暈尼子盛久，挑選出部分旗本武士，在山中幸盛的帶領下，扛著暈倒的尼子盛久撤離戰場。
剩下的尼子軍在繼續持續戰鬥一段時間後，發覺主公和高階將領們已經拋棄他們逃走，於是也在留守將領的組織下，快速收攏隊伍突圍撤出了戰場。
與之對陣的毛利軍和一揆眾，則是由於已經在慘烈肉搏戰中耗盡體力，無力繼續追擊。
直到數日後，尼子家眾人才狼狽回到月山富田城，又等了幾日收攏殘兵後清點部隊，發現一共只有兩千多人回到月山富田城，損失不可謂不大。
所幸大部分降伏尼子家的國人儲存實力的本事發揮正常，在逃離戰場後，又在戰場四周集結逃兵之後，大部都儲存了部分實力，不至於沒有自保之力。
毛利軍方面雖然只損失了一千多人，對外自稱是頓原川合戰的勝利者。
但毛利軍卻因為是本土防禦，且這一戰僅僅只是擊敗了少弐家的偏師，對大局沒有任何的影響。
所以小早川隆景在擊破尼子軍後，快速收縮回到安芸。
尼子家，也沒有了進攻的能力，只能做出放手姿態。
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