在慶長五年（1600年）的關原之戰中,信繁和兄長真田信幸（關原戰後改名真田信之）分道揚鏢，跟隨父親脱離德川方轉投石田三成的西軍，並協助其父於上田城以二千五百兵力拖住了德川秀忠(德川家康之子)的三萬八千大軍。當中信繁率領小部隊軍勢以游擊戰術擾亂德川軍，配合父親昌幸的戰術成功拖延了德川秀忠的進軍行程，使其數萬大軍被牽制在信濃 而來不及參加關原之戰。