密离开长篠城，只身到德川家康身处的冈崎城请求援军。德川事先向盟友织田信长请求授军，织田信长在5月17日率领30,000人与德川家康会合。
织田军到达.织田军的30,000人联同德川军的8,000人在长篠城前的设乐原设阵。设乐原是丘陵，与敌军之间有一条河流，因地形对防御有优势，信长选了设乐原为阵地。信长随即命人在河流两岸建起人工斜面，并筑起三重土垒放置防马栅，是当时日本少见的野外战争筑城策略。换句话说，信长没有在阵地旁边设军，只靠远距离作战的铁炮队作为主力防守，迎击武田军的骑马队。