武田胜赖方布阵右翼队（浅木附近），穴山信君、马场信房、真田信纲、真田昌辉、土屋昌次、一条信龙，三千以上。
中央队（清井田附近），武田信廉、内藤昌丰、安中景繁、其他西上野众，三千以上。
左翼队（清井田南方高地），武田信丰、山县昌景、小笠原信岭、松冈右京、菅沼定直、小山田信茂、迹部胜资、甘利信康、小幡信贞、小幡信秀，三千以上。
总预备队（天王山），武田胜赖、望月信雄、武田信友、武田信光，三千以上。
长篠城留守（鸢巢山砦等地），武田信实、小山田昌行、高坂昌澄、室贺信俊，约两千人。
夜间，织田信长为诱使武田胜赖进攻，指示佐久间信盛诈降武田，然而德川家臣酒井忠次提出夜袭鸢巢山砦，断其退路的计划。织田信长予以准许。
二十二日，天未明时，德川方酒井忠次、松平伊忠等率领三千人袭击军绕道向鸢巢山进发。清晨，大雨骤停。设乐原在两天的大雨中早已是一片泥泞。
卯时（六点），鸢巢山砦遭袭。同时，武田胜赖排出鹤翼阵向联军发动进攻，一番手为山县昌景。七点半前后，松平家忠、天野惣次郎、户田半平攻破鸢巢山砦，讨死武田兵库助信实。
小山田昌行、高坂昌澄展开反击，一度获胜，并杀死松平伊忠。无奈后方有海村防线被酒井忠次突破，武田杂兵开始溃逃，高坂昌澄在混乱中战死。长篠城留守队全军覆没。酒井忠次入长篠城，升起标志胜利的狼烟。
九时，山县昌景在突击大久保忠世队九次都未果之后转向德川军侧翼，武田二番手武田信廉上阵。
九点四十前后，三番手小幡信贞队五百骑立于织田信长阵线正中，作势要中央突破。四番手武田信丰与小幡信贞会合，内藤昌丰队、真田信纲队、真田昌辉队、原昌胤队则向联军阵地左右翼提前展开攻击。
十时，五番手马场信房从右翼发动进攻，土屋右卫门尉昌次、一条右卫门大夫信龙、穴山陆奥守信君诸队紧随其后。内藤昌丰队一千人突破泷川一益四千人的防线。见泷川一益军溃不成军地后撤，织田信长派出柴田修理亮胜家、不破光治与山冈景隆三队作为接应。
武田信廉队破坏联军中央第一道防马栅栏，但是在第二道防马栅前受阻。
十一时，马场信房队七百人以四十人的代价突破佐久间信盛队六千的防线。织田信长派丹羽五郎左卫门长秀队、羽柴筑前守秀吉队围杀马场信房。
十二时，山县昌景带领小山田信茂队突击柴田、丹羽、羽柴三队，解内藤昌丰、马场信房之危。柴田、丹羽、羽柴队均不能敌，败走。
十二点二十前后，山县昌景军对德川家康本阵展开进攻。此时山县昌景赤备仅余三百人。
午后一点，见织田信长兵力分散，小幡信贞五百骑与武田信丰队一前一后向织田军中央阵地展开进攻，小幡信贞队势如破竹，沿武田信廉队路线连破两道防马栅栏，杀入织田信长本阵。
织田信长和武田正信大惊，武田正信连忙喊道：“胜猛，砍下前方敌将头颅！今日在这长筱让天下所有人知道你的威名！”
岛胜猛向前一步大喊：“岛胜猛在此，勿伤我主！”
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