攻势压力渐增，元龟4年7月，家康进攻三河国长篠城（今爱知县新城市），胜赖派遣信茂、武田信丰、马场信春支援长篠城。同年8月三河国的国人众离反，同年9月长篠城陷落城，信丰及信茂于是率兵返国。天正3年（1575年）4月，胜赖开始反攻，并攻击三河（今爱知县丰田市），信茂也有参阵。同年5月胜赖包围长篠城，织田信长也随之出兵，同年5月21日，武田氏与织田・德川联军爆发「长篠之战」。依据『甲阳军鑑』记载，信茂与马场信春、内藤昌秀、山县昌景、原昌胤等人均向胜赖进谏退兵未果。长篠之战战败后，信茂担任胜赖的警护任务，保护胜