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力3万，大军开始侵攻织田领地的东美浓与德川领地的远江、三河。织田、德川军开始抵抗。但在武田军武将秋山信友进攻东美浓的岩村城时，城主的远山景任（直廉）病死。景任遗孀岩村殿（信长的叔母）将织田信长五男坊丸（日后的织田胜长）收为养子，并立织田胜长为城主抵抗来军，秋山信友对岩村殿使出结婚的谈和条件。实际上岩村殿的女儿雪姫和武田胜赖结婚生下武田信胜，岩村殿跟武田氏也可说有姻亲关系。因此，岩村殿开城投降并和秋山信友结婚，把坊丸做为人质送往甲斐，令东美浓大半落入武田的支配。同年，武田军大举出征，目标是德川军三河的领地，德川军于一言坂之战为武田军大败，接着连远江、三河诸城都一一陷落，战况逐渐对德川军不利。信长为挽救战况，派出由佐久间信盛、平手泛秀领兵的3000名援军到三河，但在12月远江三方原之战（みかたがはらのたたかい）中，织田、德川联军被武田军大败，平手泛秀战死，结果援军未能解救德川军，退回岐阜。
元龟四年（1573年），武田军继续西上，从远江开始进攻三河。2月，开始攻击三河的野田城，而将军足利义昭则在三好义继及松永久秀等人协助下举兵呼应武田信玄的上洛行动。两面受敌的织田信长为解决困境，4月5日，经正亲町天皇出面（发出敕令）与足利义昭和解。接着4月12日，正当武田信玄一举上洛之时突然病死于信浓国驹场（今长野县下伊那郡阿智村），武田军带回信玄遗体返回甲斐。