妻女山上的上杉军兵力约有一万三千、在海津城中的武田军约有两万，以武田军的兵力居于优势。随后，武田军在9月9日深夜採取了行动。根据『甲阳军鑑』的记载、当时武田信玄採用了军师山本勘助的兵法、武田信玄率领本队约八千人于八幡原布阵，而另一方面则由高坂昌信、马场信春等人率领支队一万二千人夜击妻女山、将上杉军驱赶到八幡原后予以挟击。但是、上杉谦信察觉了武田军的意图(有异说)、他在10日拂晓（据传是早上六时左右）趁着浓雾、全军开拔至八幡原，对上了武田本阵。武田军八千人军以鹤右翼之阵应战，上杉军摆出了为防追击的撤退阵形