地面泥泞不堪，陷入泥土中的武田骑兵丝毫无法活动身体，任凭织田军前来斩杀。武田军第三队冲上来的时候，织田方面第三列炮队亦早已准备就绪。
但直到此时，胜赖仍然没有感觉到信长新战术的可怕之处，他亲自督阵，号令全军一举冲锋：
“不要怕，胜利一定属于我军！冲，冲呀！”
在织田军炮队连续发射的险恶情形下，英勇的武田骑兵毫不畏惧。一队倒下，另一队紧跟上去，顽强地冲向织德联军阵地。
骄兵必败，过去的光荣并不能抵消新兵器的威力。在这毫无意义的反复突击中，武田军失去了信玄辛苦创建的骑兵军团大部分精锐部队。
山县昌景、武田逍遥轩、小幡信贞、典厩一党相继率队奋勇突击，但都被织田铁炮队击得粉身碎骨。残酷的战争充满了讽刺的意味，谁会想到：这些驰骋于千军万马中的英雄豪杰，最后竟然会死于铁炮背后的杂兵手中呢？
如果此时胜赖能及时醒悟下令撤退，武田军依然可以将损失降低到最小范围内。但此时的他就如同输红了眼的赌徒，为能尽快扳回一局，他不惜一切代价命令继续冲锋，武田军的伤亡愈发加重。
幸好马场信春及时发现战术失败，果断地制止了突击。但一切都为时过晚，信长指挥织德联合军发动了总攻击，长筱城内的奥平守兵也趁机一同出城助战。信玄继位后素来战无不胜的武田军团，今天第一次陷入了绝望的险境中。
马场信春率领一队人马拼死掩护胜赖杀出重围，看见武田军战士横尸遍野，信春悲愤万分：
“今日一战伤亡如此惨重，我还有什么脸面去地下见先主（信玄）啊！我等诸将尽心竭力辅佐主公，想不到竟换来如此局面。事已至此，我只能战死沙场，去那个世界向先主请罪了。再见了，故乡！再见了，亲人！”
说完信春回马杀入战场，手刃数十名织田兵将后体力耗尽，壮烈身亡。
负责后卫的内藤昌丰，在目送胜赖脱离险境后，亦回马挺枪杀人战场，与信春一同并肩杀敌，最后双双战死沙场。
是役，武田军调动两万大军围攻长筱城，伤亡一万六千余人，生还甲州者不足三千。
此次合战，武田方面共损失山县昌景、原昌雍、真田信纲、同昌辉、甘利信康、土屋直砚、高坂昌澄、马场信春、内藤昌丰等诸多两朝名将。
由于长筱之战，素有战国最强之称的甲州武田骑兵团几乎全军覆没。武田家也于此后开始走向衰亡的道路。
合战结束后，信长命人找到鸟居强右卫门的尸骨，举行了盛大的葬礼。但那把无铭剑却从此神秘失踪了，没有人知道它的下落。