永祿二年，七月十八日。長野業正和小幡景定兩人所率的六千軍勢在北信濃佐久郡小田井原遭遇了武田信繁所率的一萬三千武田軍。兩軍隨即在此地各自布下陣勢。

　　小田井原，就在這個地方讓不少山內上杉家的家臣長眠於此。曾經，上杉憲政救援臣屬山內上杉家的志賀城城主笠原清繁，便與武田家斷交。上杉憲政派遣了以倉賀野、深谷、安中、和田、後閑、大胡等將為首的兩萬大軍馳援笠原清繁。

　　雖然，長野業正在兩萬山內上杉軍出陣佐久郡前就不止一次的勸說上杉憲政，並且以‘此乃無意義之戰，主上您的敵人是北條氏康，此刻與武田家為敵有何意義?’勸說。但是，上杉憲政在一些佞臣的鼓動下仍然決意與武田家開戰。

　　由於志賀城城主笠原清繁的領地與上野國接壤，故而山內上杉家可以通過碓冰卡給與笠原清繁支援。

　　但是，山內上杉家的大軍才通過碓冰卡進入北信濃佐久郡，便遭到了武田信玄派遣的板垣信方、甘利虎泰、小山田彌七郎(小山田信有庶兄)等將組成的別動隊襲擊。武田軍便在小田井原重創山內上杉軍，討取武將十余人以及足輕雜兵三千余。

　　由於小田井原之戰山內上杉家戰敗，導致了山內上杉家的衰退更深了一層。當北條軍攻入上野後，更是沒有一名山內上杉家的家臣或上野的國人領主敢收留上杉憲政。

　　武田信繁因為統帥兵力過多，導致各部陣勢布置十分緩慢。他為了不讓武田家的一門親族眾、譜代家臣在與長野軍交戰中損失慘重，便將駿河、遠江兩國的外樣國人領主和信濃先方眾布置在了武田軍的最前方。

　　長野業正很清楚武田信繁不會錯失擊敗自己的良機，武田軍的數量是己方的兩倍有余。與其浪費時間被動挨打，還不如己方主動攻擊，趁著武田軍陣勢尚未布好，一舉攻擊過去，可能會事半功倍。

　　就這樣，長野業正決定先發製人，他高聲呼籲全軍:“為曾經戰死於小田井原的上杉家將士報仇的時候到了！老夫曾經沒能與長眠於此的武士們同行已經抱憾，今天就讓武田軍見識一下上州武士的厲害！”

　　“噢！”

　　隨即，在長野業正的指揮下，長野軍全軍嘶聲喊殺著向武田軍本陣衝去，勢如山崩，勇往直前。長野軍突擊的過程中兵分左右兩路呈鉗形對武田軍攻去。

　　長野業正麾下的猛將‘上野十六槍’大道寺信方、藤井友忠、白川滿勝、岸信保、和田兵部介等將紛紛身先士卒。小幡景定麾下的勇將小幡三河守(小幡景定同族)、吉崎角兵衛、淺路民部、松本定吉等將也是不甘落後於上野十六槍。

　　武田軍的頭陣是由遠江犬居城城主天野景泰和駿河大宮城城主富士信忠二人組成，他們二人各率五百軍勢在平原上布好了陣勢。武田軍的次陣則是由遠江笹峰城城主天野虎景和遠江堀江城城主大澤基相組成，他們二人也是各率五百軍勢在一片水田邊上布下陣勢。第三陣則是由武田家信濃先方眾所組成的，其大將為武田家的一門親族眾彌津元直。最後一陣第四陣才是武田軍的本陣所在，由武田信繁和武田信廉、河漥信實、室住虎登、葛山氏元等一門親族眾以及譜代家臣組成。

　　武田信繁認為此戰武田軍的勝率很大，便布下了一個簡單的四段陣勢，便將駿河、遠江兩國的國人領主和信濃先方眾這些仆從軍皆布置於武田軍的前方。武田信繁這麽做一方面是為了減少武田家一門親族眾和譜代家臣的利益損失，

另一方面還能讓外樣國人領主在與別家大名交戰後損失實力，可謂是一舉多得。　　然而，隨著戰局的發展，卻並沒有朝武田信繁所預想的那樣發展下去。

　　就當長野軍快速接近武田軍之時，天野景泰和富士信忠兩部立即以傳統的合戰方式迎擊長野軍——以弓箭殺傷長野軍。

　　隨著武田軍萬箭齊發，但是長野軍毫不膽怯。雖然在衝鋒的路上時不時的有人中箭倒了下去，但其他人絲毫不顧，仍咬牙挺進。很快，長野軍便突進了武田軍的頭陣之中。

　　長野業正的這種近乎無謀的戰法反倒令武田軍的天野景泰和富士信忠兩部動搖了。隨後，天野景泰和富士信忠二人便不約而同的被長野業正和小幡景定二人迅速擊潰，完全可以說是一觸即潰。

　　隨著天野景泰和富士信忠兩部被長野軍擊潰後，他們兩部的潰兵便大量潰逃進入了後面的次陣大澤基相和天野虎景兩部的軍陣之中，立馬大澤基相和天野虎景兩部便混亂起來。天野虎景和大澤基相兩人完全製止不住，在長野軍攻過來後兩部一觸即潰。

　　由於武田軍接連被擊潰兩陣，第三陣的信濃先方眾們還沒弄明白前方到底發生了何事便被大量頭陣、次陣的潰兵給衝散了陣型，陷入了混亂。作為武田家的一門親族眾，彌津元直便氣急敗壞的令信濃先方眾們堅持忍耐。但是，敗勢已經不是彌津元直能夠遏製的了。長野業正和小幡景定二人用鉗形攻勢一路殺入了武田軍的第三陣中。

　　當位於本陣的武田信繁得到頭陣和次陣的外樣國人領主已經敗退後吃驚的差點從馬扎上倒下去。武田信繁根本就沒有料到駿河、遠江兩國的外樣國人領主竟然會這樣的不禁打，好歹頭陣和次陣部署了兩千軍勢，就算敗也不可能一刻鍾就兩陣全敗了。還讓長野軍迅速攻入了由信濃先方眾所組成的第三陣內，而且第三陣此刻還處在即將敗退的邊緣。

　　為了將要扭轉一邊倒的戰局，武田信繁隻好令加藤信邦和日向昌成兩人立即率本部人馬向長野軍展開突擊。

　　就當長野軍與武田軍加藤信邦和日向昌成兩部短兵相接後，長野軍那勢如破竹般的攻勢便停了下來，他們仿佛在前面突然碰到了一塊堅硬的石頭一樣。

　　就在長野軍的騎馬武士們想利用戰馬的優勢去突破武田軍的陣型時，武田軍不甘示弱，立即用長槍或打刀刺向馬腹、馬胸。戰馬受驚後立起或橫踢，反倒將長野軍的前陣給弄亂了。長野業正感到非常的憤怒，他胯下的戰馬仿佛也感到了主人的情緒一樣，在原地不停的打轉起來。

　　就在此時，一名身著黑漆胴丸手持一把厚大而寬長太刀的武士獨自一人快步衝向了武田軍，揮動之間四面斬殺，所到之處皆是一片血肉橫飛，殘肢斷臂。在他面前的不論是武田軍中的武士還是足輕、雜兵，都被此人用恐怖的臂力劈成兩半或者是一刀震飛。他幾乎在瞬間，以一人之力在武田軍密集的長槍陣前硬生生的打開了一個缺口。

　　後面的加藤信邦和日向昌成二人見此都瞠目結舌，而他們麾下的武士、足輕更是面如死灰。

　　此時，武田信繁將本陣的兵力分出一部分來組成別動隊，打算夾擊長野軍。畢竟仗打成這樣要是輸了，自己如何面對兄長?以後如何立足於武田家?

　　就這樣，武田信繁派出橫田綱松和甘利昌忠二人，讓他們率兩千軍勢去突襲長野軍的側翼。

　　然而，武田信繁的一舉一動卻都被長野業正看在眼裡。由於長野軍是從東面而來，正好在小田井原東部的高地上，能對西面武田軍的動向看得一清二楚。反而武田軍卻不能對長野軍的動向進行實時掌握。

　　長野業正隨即將計就計，令小幡景定轉而攻打武田軍本陣的左翼。

　　武田軍本陣的左翼部署著武田信廉和葛山氏元兩部，而他們的兵力卻只有一千人，而且大都是老弱病殘，主力還要守備河東，哪裡有精兵能拉出來?