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翌日织田信忠到达平谷，隔日进攻饭田城，同日，饭田城主保科正直放弃了城池逃往高远城，听闻饭田城沦陷的武田信廉战意顿失，亦自大岛城出逃。
同一天时间，德川家康自滨松城出发进入挂川城，两天后包围了依田信蕃据守的田中城，并遣使劝降，依田信蕃于是开城，三枚桥城、兴国寺城等骏河城池也在武田家灭亡后投降德川家。
北条氏政则派遣先峰进入相模和甲斐边境的小佛岭与御坂岭，并在武田家处于绝对劣势之际进攻骏河东部。
随后攻陷武田在骏河、伊豆边境的户仓城，接着攻陷位于沼津及吉原的泉头城等地方。
上野方面，北条氏邦对厩桥城的北条高广持续施压，并威胁到真田昌幸的领地。
另一边，在信浓战场上，河尻秀隆接到来自织田信长的为了攻略高远城而建造据点的命令。
隔天，织田信忠包围了武田胜赖弟弟仁科盛信的高远城。
织田信忠派遣当地僧侣前往劝降，却遭到盛信拒绝并将使者的耳鼻削去后送还。
织田信忠看到受伤的使者，勃然大怒道：“此獠真是不知好歹。”
信虎笑道：“家主大人息怒，这一路来，武田家诸家臣不是投降就是逃跑，没想到这个仁科盛信还有这般骨气，我想这高远城要打一场硬仗了。”
织田信忠起身道：“传令下去，各部修整一夜，明天攻城！”
翌日，三万名织田军开始对高远城发动总攻，由于仁科盛信与小山田昌行等少数人英勇奋战，亦使织田家蒙受不小损失，包括岩仓家出身的织田信家战死。
然而织田军最后仍挟其数量优势突破了城门，仁科盛信及小山田昌行自杀，高远城沦陷。
悉数逃亡的武田军当中，只有仁科盛信奋战至最后一刻，这也算是武田家的最后的遮羞布。
仁科盛信没有头颅的遗体被当地崇拜他的居民埋葬，埋葬处后来被称做“五郎山”。
武田胜赖在诹访听闻五弟战死，高远城失陷的消息，顿时慌了神，特别是知道津田信虎就在阵中，就放弃了诹访，逃亡新府城。
追击胜赖的织田信忠在高远城陷落的隔天，立刻进入了诹访，烧毁了武田庇护下的诹访大社，镇守信浓要冲深志城的马场昌房也献城投降，由织田长益入主深志城。
同时间武田氏一族的穴山梅雪与德川家康内通，投靠了织田一方，德川家康在穴山梅雪的带入下入侵甲斐。
被逼入绝境的武田胜赖只好在新府城召开军议，决定要逃往真田昌幸的岩柜城（或是小山田信茂的岩殿城。
真田昌幸以岩柜城的要害性质力劝武田胜赖前往，小山田信茂则以至岩柜城路途遥远加之积雪甚深，劝其前往岩殿城。
武田胜赖最终决定采纳小山田信茂的意见，将修筑中的新府城一把火烧了，前往岩殿城。
这时候织田信长才从安土城出发，第二天到达揖斐川。
织田信忠在此时献上高远城主仁科盛信的首级，后于长良川河原示众。
就在武田胜赖烧毁新府城的四天之后，织田信忠进入甲府，搜出了多名武田族人及重臣，包括一条信龙、诹访赖丰、武田信廉等人，全数遭到处刑。
织田胜长与森长可、团忠正等攻入上野国，原属于武田家的小幡氏、安中氏等豪族相继投降。
至于武田胜赖与嫡子武田信胜一行在前往岩殿城途中的子岭遭到小山田信茂攻击，并且拒绝让其进入岩殿城。
武田胜赖没想到小山田家会在这个时候倒戈一击，走投无路的他只能前往武田氏先祖曾自杀的场所天目山。
他在逃亡之际将家宝御旗及无铠藏于山的寺中，得以免于战火波及。
就当德川家康与穴山梅雪会面织田信忠，讨论关于今后的计划之际，武田胜赖一行在天目山附近的田间被泷川一益队寻获。
土屋昌恒、小宫山友晴等浴血奋战，土屋昌恒此战的活跃使其得到“片手千人斩”之名、安倍胜宝突入敌阵战死，武田胜赖本人亦奋力击退织田军。
然而终究是寡不敌众，先是武田信胜在织田军的围攻下战死，武田胜赖亦因饥饿及疲劳失去抵抗能力，被后来成为福岛正则家臣的伊藤伊右卫门永光所讨取。
武田胜赖之妻随即自杀，长坂光坚、土屋兄弟、秋山纪伊守等殉死。
至此，武田家嫡系基本绝嗣。
几日后，武田胜赖父子的首级送到织田信长处进行首级检。
织田信长看到武田胜赖父子的首级，忍不住感慨道：“真是世事无常啊，武田信玄创下偌大个武田家，没想到短短一个多月就灭亡了，啧啧啧…”
武田父子虽死，但是还有很多事情没有处理完。
之后两天武田信丰遭家臣下曾根觉云斋背叛杀害，小山田信茂亦因“背叛主君”的罪名在甲斐善光寺遭到处死。