有关三方原之战的文献众多，但多记载简略，且内容互有出入。
《甲阳军监》是武田方面的文献。山本勘助之子所着之原书内容已不可考，小幡景宪加以润饰公诸于世时，已进入德川时代，就凭五百石的俸禄，应该不会写出不利于德川家之事。
（三河武士十分强悍。五千名三河武士，可抵上方二万人。）
这段话出现在品第三十九的味方原（三方原）之战的开头部份，充分表现出对德川的阿谀。由此看来，此书所写，多不足信。
在德川方面的文献《松平记》、《御在城记》、《本多家武功书》、《当代记》、《三河物语》等中，也都有记载，但大多是事后补述，且有夸耀自家祖先之嫌。但是无法隐藏的事实是，德川在三方原之战中大败。至于详细情形，当然不会列载，毕竟家丑不可外扬嘛。德川方面的资料中，较具价值者有《当代记》和《三河物语》。《三河物语》对三方原之战有二页记述，过于简略（活字本）。
三方原之战的经过情形，大多无从追溯。
对于武田军向德川军掷石之说，很多人认为是因为武田军无洋枪。
思虑细密的史学家表示：
（当时的武田军拥有洋枪队，所以应该有洋枪。但是可能因为数量不多，因而改掷石头。）
这种论调，可能是缘自武田信玄死后的武田军与织田德川联军之间的长筱之战中，武田的马队在联军的枪弹下崩溃，因而直觉的认为武田是因为没有洋枪而失败。
从长筱之战的结果来看，武田的骑马队确实是败在联军的洋枪队上。但是，再仔细分析这一战，不难发现仅是洋枪和马的差距，并不是决定胜负的关键。梅雨期，才是左右胜败的直接原因。原本应该下个不停的梅雨，竟然一时放晴，让联军的洋枪，充分发挥功能。胜赖过分相信梅雨的连续性，认为洋枪在雨中无所助益，唯有靠骑马队方能击败敌军，因而酿成大错。
三方原之战中，武田军带了充足的洋枪。有一点可以证明武田信玄很早就把重点放在洋枪上。《妙法寺记》中记载道：天文二十四年（弘治元年，一五五五年），武田信玄和上杉谦信争夺北信时，信玄为了援助善光寺别当栗田鹤寿，特送三百挺洋枪到旭要害（长野市旭山）。在天文十二年洋枪传入后的十二年，信玄已经如此地重用洋枪。天文二十四年后的十七年间，洋枪成为普遍的武器。动用三万大军的武田军，必定会带千挺洋枪，只可惜详细数字不明。
同样的，德川军方面的洋枪数亦是不详。
德川军的大将们制止手下理会小山田队的掷石挑战，但是大多数的士兵按捺不住，仍然冲向小山田队，而队长石川数正不得已，只好下令攻击。在《国朝大业广记》中，有这样的记载。
倘若武田队是因为没有洋枪而改用掷石，德川何以不以洋枪或弓箭应战，因为这样必定绝无敌手。然而，德川并不如此，而是愤怒地冲上前去，揭开了这一场战争的序幕。
德川军原本希望在对立的状态下，慢慢后退。在同样的条件下起冲突，以一当然敌不过三。想必部将也有这样的体认，所以既不射箭，也不开枪。
武田队看到德川队的态度，决定激怒对方，将之诱入战争的漩涡。掷石，便是一种激怒战术。
箭枪相向，尚能容忍，但是士兵们绝对无法忍受掷石。
“吔！真没出息，就想这样溜走？对付这种胆小鬼，箭枪太浪费了，用石头就够了。”
想必也有这一类的激怒之词吧。怎能不叫石川数正的部队火冒三丈地冲过来。总之，小山田队在这一场战争中的掷石行动，与武田军有无洋枪毫不相干，完全是为了激怒德川军，使之参战的挑逗行为。一般而言，这样的大型战争多半是双方箭枪往来，接着刀枪相搏展开战争，但是三方原之战却在武田军的掷石挑战行动之后，立即陷入混乱。
当时，德川军摆出鹤翼阵。
从右翼来看，酒井忠次队、石川数正队、本营先锋队、平手泛秀队、佐久间信盛和各部队，横相排列，后面有德川家康的本营队做为预备队。
鹤翼，顾名思义便是如鹤翼般地展开。当敌军攻击翼中时，便可加以包围攻击，确实是相当管用的好阵势。但是，如果翼部有一处破裂，会有背后受挟的缺点。
武田军采行的是鱼鳞阵，也就是与德川军横队阵形相对立的纵队阵形。
最前线是小山田信茂队；第二列的左翼是马场信春队，右翼是山县昌景队；第三列的预备队左翼是内藤昌丰，右翼是武田胜赖；第四列是信玄及其本营队；穴山信君队殿后。
整个兵团如鱼儿般细长，各部队有如鱼鳞一般，因而称做鱼鳞阵。
在此情况下开战，鹤翼阵多半会被鱼鳞阵的鱼头，一举冲破。
事实上，根据一些资料显示，在三方原之战的序战中，小山田队曾多面受敌，被迫暂时撤退。但是，这只是很短暂的时间。看到小山田队受敌，后面的部队纷纷向前展开，反攻欲包围小山田队的德川部队。可以想见的，一场混战展开。
混战展开之后，强有力的预备队出现，迂回到背后，大势已定。
德川军被武田胜赖队和内藤昌丰队包抄于后，惨遭败绩。
雪停了，似乎是为观察两军作战而暂停。雪云沉重得动也不动。
平时，美丽的夕阳会从这里落入地平线，但今天的夕阳被厚厚的云层挡住了，只留下西空中的微弱光线，道出这一天的结束。
两军踩破刚下的白雪。积雪不到一寸（约三公分），一被人马践踏，立即露出下面的枯草。枯草也被踏平时，就只剩下一堆红土。
石川队和小山田队全面交战时，本营先锋队切入小山田队。同时，酒井队也冲向小山田队的左侧方。小山田队三面受敌，陷入苦战，只得步步后退。
武田队的左翼马场队和右翼山县队出动了。
激战开始。
双方战力可说是旗鼓相当。因为，武田军的预备队、主队和后备队，尚未参战。
作战时，将领负责指挥士兵，但有时将领会和士兵一起卷入战争的漩涡中。这时，极易发生事故。
德川军的年轻武将们，对武田军进攻二俣城以来的种种作法，十分不满。堂而皇之地通过滨松城下，更使他们的愤怒达到极点。愤怒，就是支持作战的力量。才刚出城，肚子尚饱，用具也完备。另一方面，武田军自十月初离开古府中以来，已经两个月了，大多数的人风餐露宿，用具破损，再加上连日的寒冷，已经有人染上轻微的冻伤。比较这两种状态，德川军和武田军的士气，一目了然。
若以同等兵力作战，失败的可能是武田军。
在德川军中央的本营先锋队，突击力非同小可。是家康让本营先锋队来到前线。他将半数的本营派至前线，剩余的半数留守主营，做为预备队。要想战胜三倍于己的敌军，唯有这个方法。从鹤翼阵来看，家康也有下阵一搏的打算。昨夜的梦，依然在脑中徘徊。他要让自己成为信长第二。
德川军的本营先锋队中排出可以以一当千的大将——本多忠胜、水野忠重、松井忠次、大须贺康高，以及由高天神城赶来参战的小笠原长忠。
本营先锋队的攻势凌厉，就连山县昌景军亦为之受挫。
“前进！前进！把敌人赶入祝田坂。”本多忠胜在马上高喊。
武田若退至祝田，便注定失败，因为后面就是狭间。
石川队奋战不已。
“别让东众抢先！冲上去，冲上去。”石川数正手下的大久保忠世呐喊着。
东众，指的是酒井忠次队。当时，东三河的将士被编入酒井忠次旗下，西三河的将士则被归入石川数正旗下。这也是有前例可循的，把三河的势力分成东、西二派，委托于酒井忠次和石川数正。
东众和西众合起来便是三河。如此地划分，是为了激起竞争之心。将领们以看看西众、别让东众抢先等激励之词，来达到鼓舞士气的目标。
酒井队也有压过马场队的气势。
战争开始不久，武田队便全面后退，而德川军节节逼进。但是情势尚未分晓，些微的变化，就可能让武田军有翻身的机会。
德川军拚命地攻击。武田军冷静地应敌、后退。在激战之中，两军的性格显而易见。以甲斐和信浓为主干的武田军，虽然打得不够漂亮，却能苦干实干。
他们怀抱着一种信念：
（只要信玄公在，绝不能输。）
兵力远超过德川的武田军，焉能失败！只要把德川军诱到预定的撤退位置，就有转机了。
家康骑着马，眺望前线。虽然无法一眼望尽全军的行动，但是可确知的是，德川军在节节逼进。
家康看着左翼。佐久间信盛队和平手泛秀队，一直在原地伫立不动。虽然刚才一直传令促其攻击，但是这个增援部队却毫无行动。
（真是的！）
既然无意作战，当初不来也罢。
家康对部将本多康重说道：
“你去说服看看，如果他们还是不动，只好作罢。”
当天，本多康重和榊原康政负责在主阵守护家康。家康让本多康重出使，便具有如同己出的效力。家康表示，如果派本多康重前往，而佐久间信盛仍无参战之意，只好作罢。本多康重听出家康心中的无奈，如果佐久间和平手不积极参与，只好放弃这一场战争。
本多康重快马直奔佐久间信盛处：
“您究竟有无战意？如果没有，请就此撤离；如果有，请当着我的面下令进攻。”
“我不需接受你的指挥，不过，既然德川公再次要求，我只好答应。你们仔细瞧瞧甚么才是战场上的进退策略。”
佐久间信盛终于动身了。同时，他也命令旁边的平手泛秀队进击。
知道佐久间队和平手队出动后，信玄传令预备队武田胜赖出击。
“打散佐久间队和平手队，绕到敌军本营先锋的后面。”
接到父亲的命令，胜赖微微一笑，开始攻击。
当时，武田胜赖年仅二十七岁，德川家康三十一岁。对胜赖而言，家康不是一个可以轻忽的敌手。
信玄不知道武田胜赖的手下有那些人，但是从布阵来看，有三千精兵供其指挥。一向感情甚笃的武田信丰，大概也在胜赖的旗下吧。
武田胜赖举起写着二行——疾如风，徐如林。侵掠如火，不动如山。
的军旗，以及：
南无诹访南宫法性上下大明神
的军旗，带领着骑马队，攻向敌阵。
急袭时，一般都是由骑兵领先攻入敌阵。善长骑马的武田军，若以密集的骑兵集团进行突击，那将是一场壮观的景象。
“一口气冲散敌军的佐久间队和平手队，再绕到本营先锋队的背后。”
胜赖向各部队下达命令后，自己便领先在前。
黑暗草原上突起的变动，让佐久间信盛傻了眼。想到这是武田军的骑兵突击时，心跳如撞钟般地加速。
（武田的骑兵一向快如旋风，令人无从防范。）
经常耳闻这样的传言。虽不曾与武田军交战过，但是对武田的骑兵队却是敬畏有加。
武田军的骑兵队如疾风般迫近。五百匹马，如一千、二千、三千般地蜂拥而至。骑兵个个一枪在手，好似皆以佐久间信盛为攻击目标。
（敌不过的。一旦遇上，必定会被夷为平地。）
首先出现在佐久间信盛脑海中的，不是如何防御武田的骑兵队，而是失败时的恐惧感。
“退！”
佐久间信盛下令道。他一边发号施令，一边向自己解释：这不是逃脱，而是战略式的撤退。
佐久间信盛率领的一千五百名士兵，不战而退，被武田军的旋风吹得七零八落。
隔壁的平手泛秀不知道佐久间信盛为何撤军。曾经也想跟着撤退，但是，再三深思，这有违援军之名，一定不会为信长原谅。
信长是一个论功行赏的严厉之人。无理由的撤退，一定不被接受。信长的脸，挡在武田骑兵队的前面。他的命运就在此刻决定了。
平手泛秀集中部队，举起枪尖，等待武田骑兵队的来袭。
武田骑兵队正要切断鹤翼阵的左翼以追赶佐久间信盛队时，突然改变方向，朝左突击平手泛秀队和本营先锋队的后方。
武田骑兵队后面跟着扛枪在肩的军队。
“敌军想要绕到本营先锋部队的后方，小心提防！”家康对榊原康政命令道。
若让敌军绕到本营先锋队的背后就糟了。在重新布阵时，榊原队负责防守武田胜赖军。
一直采守势的山县昌景军看到胜赖队绕到敌军背后，也跟着鸣鼓击钲，出动攻击。平手泛秀队因而遭到山县队和胜赖军的挟攻。
平手队立刻乱了方寸。友军佐久间队弃战而逃，敌军又前后挟攻，究竟是战还是逃呢？
平手队的牺牲，使本营先锋队和家康的主队，得以重整阵容。但是，胜赖指挥的骑兵队发挥强大的机动力，仍然绕到家康主队的背后，打破了家康的梦想。成为信长第二的梦想破灭了，甚而还有败在胜赖手下的可能。
家康想下达撤退的命令。但是此刻撤退，只会使全军瓦解。绝不能冒然撤退。但是，硬撑更难啊！最令人担心的是右翼。武田预备军一旦绕到德川军右翼酒井忠次队的背后，一切就完了。务必提防这一点。
家康向酒井忠次传令，告知此一要点。
“就算敌军的预备队出动，我酒井忠次也会挺住。请主公暂时离开此地。”酒井忠次告诉传令兵。
任何人都看得出德川军的情况不妙。
武田信玄冷静地观战。
“进攻酒井忠次队的侧面！”
就在这时候，他向预备队的内藤昌丰下达突击命令。
内藤昌丰率队攻入。内藤昌丰的旗下有辎重队，他令辎重奉行米仓丹后守暂时卸下货物，拿起武器杀敌。于是，辎重队中的千余名甘利兵，手持武器，杀入敌阵。
辎重队，是一件吃力不讨好的差事。早晚都是忙货物的事情，除了运输之外，还得负责粮食采购和徵发。行军时，因为跟在部队最后面，经常遭受袭击，并且还得自行应付。好不容易赶上了部队，先走的部队又来要粮，还百般嫌弃，满嘴牢骚。虽然吃尽了苦头，却因为没有实际参战而无法立功。真是一个吃力不讨好的差事。
内藤昌丰向辎重队长米仓丹后守下出击命令，是看出这已经是一场胜算在握的战争。内藤军一冲入，德川军立即瓦解。剩下来的是追击战，说不定能捡到一、两个首级呢！
内藤昌丰率领的三千预备军攻击酒井队侧面时，战况为之改观。
酒井队必须同时应付马场信春队和内藤昌丰队。
夜幕低垂。
家康下令全军撤退。天快要黑了。在这时候踏上归途，德川军仍然知道路径。但是，武田军的追击行动可就不那么容易了。家康打定了主意。
家康下撤退令时，武田军已经来到家康本营的附近。两军激烈地交战着。
酒井忠次接到撤退令后，不知该派谁殿后。在这种战败情况下的殿后部队，必须有全军覆没的体认。
原二俣城主中根正昭来到酒井忠次面前：
“让我来殿后，理由显而易见，不必多问。”
中根正昭在二俣城交给武田信玄之后，便撤入滨松城，过着度日如年的生活。
（武士应该与城共存亡，这种贪生怕死之辈，真是丢人啊。）
他在这些中伤的言词中忍辱偷生。
交出二俣城是事实，这个污点将一辈子跟着他。如果不建立相当的功绩，永远无法再成为城主。中根用自己的生命下赌注。或许，他能在殿后行动中残存。
二俣城的副将青山又四郎（青木贞治）归属于石川数正。青山又四郎也有和中根正昭一样的打算，因而要求殿后。
中根正昭率领手下五百人，抵挡武田的猛烈攻击。他战死在沙场，青山又四郎也走上相同的命运。
德川全军撤退时，天色暗了下来，空中依然布满乌云。败退和追击行动，在暗夜中展开。
从交战到分出胜负，约半天的工夫。这一段期间，双方奋死相拚。三方原之战起于日暮时分，因而没有延续太久。双方兵器相向的时间，不到半刻（一小时）。入夜后的追击战，成为武田单方面的战争。