9月13日，黑田军与当时想重振大友家的大友义统（因为在平壤之役听到敌人的砲火声命军队后退，导致失格而被改易）在石垣原展开决战。孝高一时中了大友家名将吉弘统幸的计略而混乱，但仍于苦战中将大友军击败。吉弘统幸则是在与敌对的黑田家勐将，同时也是昔日好友的井上之房单挑时慷慨赴义，可以说是勇战而死。大友家自义镇以来集结的精英几乎全部阵亡，而此战之炽烈也被称作「九州的关原」。15日义统透过黑田家母里太兵卫宣佈投降。其后，黑田军利用晋州之役的攻城兵器龟甲车，使多数西军大名不战而降，攻陷了丰前和丰后两国城堡。