毛利輝元
7月18日、西軍は丹波・但馬の軍を同調しなかった細川幽斎が守る丹後田辺城に向かわせ、19日には宇喜多・島津・小早川の軍を発し、家康方の上方における根拠地・伏見城を攻めさせた。さらに、23日に輝元は毛利氏の軍一万を伏見城攻撃に参加させ、8月1日にこれを落城させた。
8月5日、輝元は秀元と広家、恵瓊ら毛利軍を出陣させ、伊勢国安濃津城を攻撃したのち、9月10日に南宮山に着陣した。一方、同月1日に家康も江戸を出発して西上し、12日に岐阜に到着した。
輝元は大坂城にとどまっている間、家康の西上を阻止するために軍を南宮山に布陣させるとともに、離反者の情報を懸命に収集した。西軍の大名には離反のうわさが飛び交っており、輝元は恵瓊からその報告を受けていた。また、輝元は小早川秀秋が東軍に内通しているという報告も知らされていたが、最後まで対処できなかった。
一方、西軍が負けると判断していた吉川広家は黒田長政を通じて、毛利勢の本戦不参加を条件に、毛利氏の所領安堵などの交渉を行った。そして、9月14日に広家や家老の福原広俊が毛利氏の証としての人質を徳川方に差し出し、徳川方の本多忠勝や井伊直政は両人に対し、「家康が輝元を疎かにしないこと、領国をすべて安堵すること」を約束した起請文を提出している。このとき、広家は毛利氏の諸将と協議せず、密約を結んだといわれている。
9月15日、関ヶ原で西軍と東軍が激突したが、広家と秀秋の裏切りで西軍は敗北し、戦いは一日で終結した。
秀忠は輝元と会ってゆるゆると懐旧談をするつもりであったが、輝元の病状が思いのほか良くないことから懐旧談をするのは取り止め、懇ろに遠路上洛した輝元を労うと共に養生するよう輝元に伝えた。なお、輝元登城の際に秀忠がこのような特別な計らいをしたのは、京に滞在中の輝元がしばしば曲直瀬玄朔の薬を服用し、他人との面会を謝絶して秀就や秀元に代理をさせていたためである。
8月28日、土井利勝が上使として来訪すると、輝元は秀忠の計らいや土井利勝の懇意への感謝を述べ、秀就、秀元、就隆、吉川広正の今後を頼むと共に、遠国のことであるのでもし毛利家について不審に思う点があれば内証に尋ねて欲しいと依頼した。
こうして、輝元は上洛の目的を果たし、9月1日に京を発って帰国したが、この時の上洛が輝元の生涯で最後の上洛となった。 また、秀忠への謁見は隠居するにあたり、将軍家への挨拶を済ませる意味合いも持っていた。