虽然武田信繁当初果断率残部后撤休整尚能求生，但是果真如此的话，上杉军必定加以追击，最后的结果将会是把上杉军引入本阵。为了避免上杉军接近本阵，武田信繁部拼命的拖延着时间，誓死奋战。除了战死沙场之外，已别无他策。而在此期间，要加强本阵的防守或是撤入海津城，就要由兄长武田信玄来考虑了。
虽然武田信玄下令让武田信繁继续不惜一切代价坚守下去，但是武田信玄还是把本队下辖的栗原诠冬、横田康景（原虎胤长男、横田高松婿养子）两部共计一千五百余军势派去支援武田信繁，自己则继续紧盯着战况。
八幡原上武田军的依靠，就是前往妻女山的那两万大军能够尽快抵达此处。在那之前，无论如此也要顶住。时间拖得越久，对武田军来说就越是有利。
然而，战场各处的武田军的有名武士们被杀的情况，已严重到了连武田信玄都愁眉不展的地步了。
在津金众中的小尾祐光、津金胤久、迹部久次、津金久清等将的奋战下，武田信繁次男武田信丰总算以一人一骑逃出生天，在得知其父武田信繁被小山朝幸讨取后，他头也不回的便往诹访郡上原城方向逃去。
武田信繁部因为武田信繁的战死以及军势伤亡过大后士气越来越低落，最终还是支撑不住，转眼便被上杉军的优势兵力击溃了。很快，武田信繁配下的骏河国人众富士信忠、小原镇实、庵原忠胤、庵原光教、由比忠光、由比正信、西山光英、西山光亲、三浦员久、三浦义镜、孕石元泰、大塚兵右卫门等将见战况愈加不利于武田军后便不再继续抵抗下去，停止了负隅顽抗，先后一触即溃，还使得在与太田资正部血战的武川众和津金众诸将们腹背受敌。
而在武田信繁部后方布下阵列的是穴山信君，当他得知武田信繁战死、武田信丰一人一骑逃离战场、骏河国人众一触即溃等不利消息后自知继续负隅顽抗下去只会是螳臂当车、以卵击石、不自量力，到最后的结局很有可能步武田信繁、三枝虎吉、金丸虎义等重臣的后尘。为了不白白在这八幡原上牺牲生命，故而穴山信君当即下令家臣以及与力中的有泉大学助、芦泽元辰、穗坂造酒助、穗坂忠文、穗坂扫部、前岛则弘、前岛则盛、马场八左卫门、佐野友重、佐野泰光、万泽君泰、望月善左卫门等将火速撤往甲斐国巨摩郡。一来能够为武田家保留一支有生力量；二来武田信玄也不敢在战后轻易追究他的责任，因为穴山信君断定此战武田家就算胜了也会元气大伤。
太田资正、小山朝幸、难波田广义、狩野秀治等将在得知穴山信君率由甲斐巨摩郡国人众所组成的三千军势撤离战场后生怕有诈，故而并不敢主动追击，他们在歼灭武川众和津金众大部后便朝着武田信廉、内藤昌月两部发起连番猛攻。
与此同时，斋藤朝信、甘糟景持、志驮春义、平子房政、黑川清实等将迅速攻入了位于前线中央的武田胜赖部的阵列之中。
“击溃他们！击溃武田军！击溃眼前一切敌人！”斋藤朝信一边挥舞着手中的长枪，一边鼓舞着己方军势，同时把不少武田军的杂兵横扫在地。溅了满身鲜血的斋藤朝信看上去宛如阿修罗一般可怖，家臣们也都跟在自己主君的身后，不断地往前冲去。
因为上杉军来势汹汹，武田胜赖的侧近、家臣们也都开始有些畏缩不前，但是他却大声斥责自己的家臣们：“诸位，你们这样还能称得上是我武田四郎胜赖的家臣吗？！别让有着米府鹿子旗指物那些贼人们的脏脚继续踏进来。别让武田家蒙羞！”
武田胜赖斥责完麾下畏缩不前的家臣们后，便开始严阵以待了。在武田胜赖的鼓励之下，足轻们将紧紧排列在一起的三间枪枪尖对准斋藤朝信部，抱着战死沙场的决心向上杉军冲去。一时间，双方展开了激战。可是，即便是有着优势兵力的上杉军也无法迅速击溃骁将武田胜赖的部众，不仅如此，随着时间的推移，反而开始渐渐被对方压制。
“别害怕！难道还有人害怕被甲州的脓包武士们讨取而想要后退的吗？！”斋藤朝信两眼充血地大声叫喊着，但是其麾下的军势还是渐渐地被武田胜赖部打退了。
看到这种情形后，谦信迅速下令担任游军之一的色部胜长、筑地资丰两部从武田胜赖部侧面突入。追赶着斋藤朝信部而稍稍拉伸了纵长的武田胜赖部，遭到了色部胜长、筑地资丰两部的侧面突袭，形成了中段遇袭的局面。尽管如此，武田胜赖并不慌乱，下令麾下各队暂时后退，撤回各队后武田胜赖部逐渐恢复了队形。
武田军本队见己方各部的颓势并不在意，仍然固守原地不动如山。武田菱（武田家的家纹，一说是源自武田家的姓氏中的“田”字；还有说法是武田家的家纹来自他们的祖上清和源氏，源义光所穿铠甲【盾无铠】就有菱纹出现）、孙子四如之旗（源自孙子兵法中的“其疾如风，其徐如林；侵掠如火，不动如山”。武田信玄号称rb第一兵法家，熟读孙子兵法）、阴花菱（武田晴信画像中出现过）、绀地朱日轮武田菱御旗（朝廷所赐）、赤地黒花菱本阵旗（源自武田家家纹，在第四次川中岛之战中有使用）、梵字诹访法性旗（武田信玄信奉【诹访明神】，因此做了一批阵旗，上面写着诹访明神的神号：南无诹访南宫法性上下大明神）、诹访法性旗（