また、織田家の明智光秀らは朝廷に働きかけて、正親町天皇は「東夷武田を討て」との勅命を出した。この勅命によって、織田軍は武田家を攻める正式な大義名分を得た。この時点から、甲斐の武田勝頼とその武田軍は「朝敵」になった。
織田信長軍の陣容は以下のとおりである。
武田軍団の崩壊.
同日、武田軍の飯田城主保科正直は織田軍とは戦わず飯田城を捨てて高遠城へと逃亡した（後に投降して戦後に高遠城主となった）。この武田軍が飯田城をあっさり放棄して逃亡した知らせは武田軍の武田信廉（勝頼の叔父）にも伝わり、武田信廉たちは大きなショックを受けて戦意を喪失した。その後、大島城（下伊那郡松川町）だけでの武田軍の抗戦は不可能と判断し、武田軍は大島城から逃亡した。
高遠城への攻撃.
また、『甲乱記』によれば、信濃佐久郡の内山城（長野県佐久市）の城代・小山田昌成・大学助も仁科信盛に従い、武田軍の高遠城に入城し、籠城していた。
『信長公記』によれば、この時の小山田昌成は武田軍の「脇大将（副将）であったという。
織田軍の織田信忠は地元の僧侶を織田軍の使者とし、高遠城の城主の仁科信盛に黄金と書状を送り、城の開城を促した。
しかし、高遠城の城主の仁科信盛はこの要求を拒絶し、その時、織田軍の使者の僧侶は耳と鼻を削ぎとられて送り返されたという。
一方、『武家事紀』所収の「仁科信盛宛織田信忠書状」では織田軍は武田軍に開城・降伏を勧告し、『加沢記』にはこれに対する籠城衆の返書が伝わっている。
その後、この武田軍の仁科信盛らの首級は織田信忠の陣に届けられ、主従の首級は京にて晒し首となった。首を取られ残された遺体は、彼を崇める地元の領民によって埋葬された。そこは今も「五郎山」と呼ばれている。
また高遠城跡に咲いている桜は他の桜よりも色が濃く、その理由は高遠城への攻撃により討ち死にした兵士の血を吸っているためと伝えられている。
越中にて反織田勢力が富山城を占拠.
武田勝頼軍の撤退.
武田勝頼を追う織田信忠の軍勢は高遠城陥落の翌日、武田軍の殿軍が撤退した後の杖突峠を押さえて織田軍の本陣を諏訪に進めた。そこで、武田氏の庇護下にあった諏訪大社を焼き払い、木曾義昌は信濃の要衝である深志城の攻略に向った。