Oda Nobunaga dan Tokugawa Ieyasu membawa sejumlah 38,000 tentera bagi memecahkan pengepongan istana kota oleh Takeda Katsuyori. Dari 15,000 pengepung Takeda asal, hanya 12,000 berhadapan dengan tentera Oda-Tokugawa dalam pertempuran ini. Oda dan Tokugawa meletakkan kedudukan tentera mereka di seberang dataran dengan istana kota, di belakang Rengogawa (連吾川), anak sungai yang tebing curamnya akan melambatkan serbuan tentera berkuda suku Takeda yang terkenal.

Untuk melindungi tentera tarkulnya (arquebus, yang bakal menjadikan dirinya terkenal, Nobunaga membina sejumlah galang kayu, bagi menempatkan penembaknya bagi menyerang tentera berkuda Takeda secara serentak. Galang kayu itu bertujuan mematahkan kuasa serbuan tentera berkuda, memberikan perlindungan dari libasan pedang dan tujahan lembing, dan juga memberikan sedikit perlindungan dari anak panah. Pintu atau laluan tidak sejajar dan kedudukan galang yang bertindan ditempatkan bagi menyalur pasukan berkuda melalui saluran di mana mereka menjadi sasaran tembakan senjata api, panah, pedang dan tujahan lembing dari tentera yang bertahan di belakang galang kayu tersebut. Terdapat juga sekitar tiga penembak bagi setiap empat samurai berkuda Takeda. Manakala tentera Oda, sekitar 1,000-1,500 tentera merupakan tentera samurai bersenjata senapang tarkul (sementara kebanyakan sumber Inggeris menyenaraikan 3,000 sebagai jumlah tentera bersenjata tarkul, sebahagian besar pakar sejarah Jepun kini bersependapat bahawa dokumen yang digunakan sebagai sumber jumlah senapang yang digunakan telah ditukar dari jumlah asal 1,000 kepada 3,000 semasa tempoh Edo oleh sejarahwan keluarga Tokugawa) dan mereka ditempatkan di bawah pemerintahan horo-shu (母衣衆), atau pengawal peribadi elitnya. Oda menghantar sejumlah kecil tentera bagi mengacah serangan berhadapan menyebabkan Katsuyori untuk bertindak ke atas pasukan Oda.

Tentera Takeda muncul dari hutan dan mendapati diri mereka berada 200-400 meter dari galang Oda-Tokugawa. Jarak yang dekat, kehebatan kuasa serbuan tentera berkuda Takeda, dan hujan lebat yang dijangka oleh Katsuyori akan menjadikan senapang trakul musuh menjadi tidak berguna, menggalakkannya untuk mengarah menyerbu. Tentera berkuda Takeda ketika itu amat digentari oleh pasukan Oda dan Tokugawa, yang mengalami kekalahan dalam Pertempuran Mikatagahara (三方原の戦い).

Pasukan berkuda tersebut lambat meranduk anak sungai, dan ditembak ketika mereka mendaki dasar sungai dalam jarak 50 dari musuh. Ini dianggap jarak optimum bagi menembusi perisai tentera berkuda. Dalam strategi tentera biasa, kejayaan sebarang serbuan tentera berkuda bergantung kepada tentera pejalan kaki memecah barisan agar tentera berkuda mampu membunuh mereka. Jika tidak, serbuan tentera berkuda sering kali gagal – kuda perang yang terlatih sekalipun enggan menerjah merempuh barisan padu musuh.[1]

Disebabkan keganasan serangan askar Pemurah dan kawalan yang ketat oleh horo-shu, tentera Pemurah bertahan dan mampu melepaskan berdas-das tembakan serentak kearah tentera berkuda yang menyerbu. Tentera bertombak Ashigaru menikam menerusi atau melepasi galang ke arah sebarang kuda yang berjaya melepasi barisan penembak awal, dan para samurai, dengan pedang dan lembing pendek, bertempur satu sama satu dengan sebarang pahlawan Takeda yang berjaya melepasi galang kayu. Pertahanan yang kukuh itu pada akhirnya berjaya menghalang pasukan Takeda daripada mengelak galang. Menjelang tengahari, pasukan Takeda pecah lari, dan dikejar dan dibunuh tanpa kasihan. Menurut Shinchō kōki, Takeda mengalami kehilangan 10,000 orang, dua per tiga daripada pasukan pengepung asalnya. Bagaimanapun, jumlah ini melampau tinggi, dan kemungkinannya sekadar cakap besar. Sumber semasa yang lain memberikan jumlah 1,000 terbunuh dalam pertem[uran dan 2,000 lagi semasa melarikan diri, dan ini kelihatannya lebih dipercayai. Lapan dari Dua Puluh Empat Jeneral Takeda Shingen terbunuh dalam pertempura ini, termasuk Baba Nobuharu (馬場信春), Yamagata Masakage (山県昌景), and Naito Masatoyo (内藤昌豊).