为了应对武田军的骑兵精锐，信长在长筱北之丸山至丰川一带布下三条近4.4公里长的防马栅栏，并想出利用火枪齐射来对付武田骑兵的突击，这便是著名的“三段击”战术。

1575年5月21日清晨，胜赖下达了总攻的命令。武田军全军开始行动，首先杀入织德联军的是马场信房，突破了两道栅栏后，在对方火力的优势下溃败；接着，内藤昌丰在突破了三道栅栏后也中弹牺牲。

武田军最强大的“赤备”骑兵，也避免不了覆灭的命运。武田大将山县昌景在突破两道栅栏之后，死伤异常惨重。全军只剩400余骑，但山县昌景毅然直扑就在眼前的信长本阵，关键时刻，信长临危不乱，紧急调动1000士兵横切山县昌景的“赤备”骑兵队，硬是将他挡住。此时，山县昌景的盔甲被彻底打碎，胸板也被打烂，身上弹痕共17处，被迫聚守第一道栅栏。这时织德联军开始反扑，家康手下大将在双方肉搏混战中一眼认出身着红盔的敌方大将山县昌景，即刻大呼“那人便是山县昌景”，不远处的火枪队将枪口对准了山县昌景齐射，就这样，这位武田军中第一猛将，被枪弹从马上击落，死于乱军之中。

这场战役过后，武田家四分之三的名将战死，织田与武田的均势被彻底打破，信长从真正意义上实现了其“天下布武”的战略目标。不仅如此，长篠合战也是日本战争历史上的一个新的起点，此战后，以火枪为代表的热兵器逐渐取代了以往的冷兵器，预示着武士阶层的没落。

1582年，在织田和德川的进攻下，武田胜赖与儿子武田信胜在天目山自杀，武田家灭亡。两个月后，织田信长被手下大将明智光秀杀害，丰臣秀吉接收了信长的实力，逐渐统一了日本，德川家康也向其表示臣服。丰臣秀吉死后，家康灭掉秀吉的势力，在江户开设幕府，开创了统治日本260余年的江户幕府。而随着和平的到来，武士阶层失去了生存的土壤，那个群雄逐鹿、英雄辈出、热血沸腾的时代也一去不复返，成为后人追慕的历史。