上田原位於從上田市中心區隔著千曲川往西大約四公里處。這是埴科、更級、小縣三郡的境界。東側與南側面臨小縣的平原，北面和西面山坡綿延，中間則有千曲川向北流。從上田原俯瞰北方十二公里處千曲川的一座山上，建有以堅固著稱的葛尾城。
天文十七年（一五四八年）二月十日，從葛尾城出發的村上義清之軍，背對著從西方千曲川延伸的城山（當時名稱不詳）而布下陣勢。在它的北方二公里處的岩鼻城，有三百兵馬在等待甲軍的到來。
武田率領二千兵馬在真田幸隆引導下，從依田沿千曲川向西北方前進，在中之條一帶布下陣勢，和村上義清的兵馬遙遙對峙。
晴信召集將領召開軍事會議。
「此次戰役的目的在於完全殲滅村上軍。像去年在小田井原戰役中完全殲滅上州軍一樣。務必達成目標，如要順利達成，首先必須包圍敵人，切斷退路，要從敵人可能會做殊死戰的岩鼻城先行包圍。」
召開軍事會議前，晴信先透露自己的決心，他強調此一戰役以攻滅村上氏為前提，然後再詳細討論作戰策略。
這場戰役，從初鹿野傳右衛門引兵三百前往攻擊岩鼻城為開端。這是天文十七年二月十四日的事。
這時，一直背著山而未採取行動的村上軍，突然開始移動。大約三百名村上軍沿著河灘移動，企圖從背後追擊向岩鼻城前進的初鹿野傳右衛門的部隊。
「良機不可失。右翼的板垣軍隊去攻打敵軍的左翼。」
晴信派出蜈蚣騎士向板垣下達命令。
板垣信方奉晴信之命，向前突擊。當板垣信方突擊之際，甲軍同時也顯出前進的跡象。
但是此時，企圖從初鹿野傳右衛門隊後方追趕的村上軍突然後轉，襲擊正開始移動的板垣隊側翼，板垣隊側翼崩潰。板垣信方意圖包圍村上軍的左翼，反而被對方包圍。一旦甲軍的右翼發生混亂，村上便以精兵沖向甲軍的弱點，並分派兵士轉向甲軍背後。由於甲軍背後無山，容易攻克。而村上軍據守之地背山，故可按兵不動，任由甲軍攻打而處之泰然。這並非背水之戰，而是背山之戰。村上軍背山由高處亂箭射向甲軍。
隊形演變成這樣，是因為地形對村上軍較為有利，武田軍則因敵軍由背後包抄，逐漸被逼退。
當初鹿野傳右衛門之軍聽說板垣軍告急，也想後退，但村上軍卻從岩鼻城襲擊背後，使對方被困守在城池前面無法動彈。
晴信發現右翼隊在苦戰後，想派原加賀守的預備隊前去救援。
但此時又發生更不利的事件。一向採取防守的村上軍主力，突然反守為攻，全面向甲軍中央突擊。
每一位敵人的背上插著屍衣做的旗幟，一言不發地衝過來具有一股懾人的氣勢。村上軍所有的將士都一言不發，既不報姓名，也不砍下敵軍的首級，瘋子般拚命朝武田軍本營殺過來。作戰方式令人驚駭。
「主公，請撤退，這裡由屬下來處理，請快撤退。」
甘利虎泰對晴信說。
這是一場始料未及的戰役。村上軍表現從未有過的戰法。過去的戰爭皆以砍下首級的多寡為主，最好是砍下敵將的首級，以換得土地糧食的賞賜，否則將喪失戰爭的意義。然而，村上軍對敵人的首級毫無貪念，只是一味地砍殺，這是違反常理的戰法。
遠方有三騎人馬並轡直奔晴信的本營。晴信的直屬將士擋在前面，而把那三騎砍下馬來。領頭的騎馬武士落馬時，以充滿仇恨的眼神瞪著晴信，那是視死如歸的詛咒眼神，也是仇視爭奪國土盜寇的眼神。
「主公現在應該撤兵！」
甘利虎泰拉住晴信的手說。
「撤兵？」
這是晴信不肯做的事。過去的晴信百戰百勝，無法想像撤兵的事。
未戴頭盔，披頭散髮，看來像是部落的騎士，帶了三名僕役殺進來，其中一名僕役冷不防地砍向晴信。晴信拔刀禦敵。
「我要你死！」
當敵人叫喊著衝過來時，晴信無法架開對方的刀，而被砍傷大腿，晴信不覺疼痛，回刀砍進敵人肩膀，被鮮血濺了一身。晴信的本營既然已經暴露，陸續被敵人襲擊，實在無法繼續逗留。
晴信把本營移到左翼隊小山田信有的軍中，本營一旦移到左翼，右翼完全孤立。板垣信方落入敵陣之中。
「去救信方。千萬別讓信方死！」
雖然晴信手裡揮動著令旗，但在混亂中，卻無法救出信方。
「主公，屬下已查明敵將村上義清所在。」
哨探跑來單膝脆在晴信面前。
「就在前面山丘的松樹下。」
晴信認為要免除當前危機，唯有攻進村上義清的本營，於是命令小山田信有執行此項任務。
小山田信有親領精兵三十數騎，逼近敵軍村上的本營。村上軍因忙著進攻，而疏於本營的防衛。
被小山田信有趕盡殺絕而潰敗的村上軍本營，沿著山麓徐徐地向北後退了。
當夕陽染紅了上田原時，一天的戰役也告結束。
板垣信方遍體鱗傷，被扛進晴信本營，身負重傷的信方被抬進時呼吸已經微弱。
「主公能平安無事，慶……」
他可能想說慶幸之至。這便是板垣信方今生今世所說的最後一句話了。
甘利虎泰死在敵方士卒的屍堆中，鬢上的白髮迎風飄曳。
晴信既不落淚，也無怨尤。只是目瞪口呆地直視著這兩位前輩的遺體。
板垣信方和甘利虎泰，自從信虎被放逐而扶立晴信為藩主以來，即為晴信的股肱，忠心效命。
晴信深感痛失兩臂的悲哀。
（這便是血氣之勇所帶來的災厄。）
晴信如此反省。未聽從兩位老將的意見，優先去攻打小笠原是戰敗主要的原因。
村上軍的勇猛抵抗，出乎意外。可能是思及一旦打敗，所有男人會處斬，婦孺或充當奴婢，或販為娼妓，或淪為童工而不得不誓死抗戰。
村上軍並非為斬下首級多少來領賞而戰，而是為了保命護家而作生死之戰，這可能也是勝負的關鍵。
當年輕的晴信發現此事，為時已晚。甲軍已蒙受五百人員的傷亡。
那夜，格外寒冷。雖然焚起火堆，想在火旁小睡，卻無法入眠。
到了夜晚，村上軍朝火堆亂箭射出，屢有傷亡，原加賀守的部隊，受到村上軍的夜襲，有十八人死亡。
每到夜晚，村上軍便隱藏在山區。也不燃起火堆，根本猜不出究竟有何行動。
甲軍終夜為敵方夜襲所折騰。將近天明時分，正蒙蒙入睡，北方卻突然傳出吶喊。
這時，原先包圍岩鼻城的初鹿野傳右衛門軍遭受襲擊。村上軍利用夜襲充分地騷擾甲軍。到了黎明時，把全軍移至岩鼻城包圍初鹿野傳右衛門所率領的三百兵馬。在甲軍趕往救援之前，勝負已分。受到來自城內、城外夾攻的初鹿野傳右衛門全軍覆沒。
村上軍在朝陽中重整陣勢後，發出勝利的歡呼。這聲音使得布陣在冰凍河原上的甲軍更形恐懼。
晴信縮小戰勢，他知道再繼續下去，會蒙受更大的損失。
村上軍得勝，攻克武田軍，但也未獲得決定性的勝利，因為村上軍有數百名傷亡，同時也無餘力向武田軍追擊。村上軍最英勇的武將中，西條義忠、屋代道齋、森村清秀等三人陣亡。
兩軍對峙，按兵不動。
甲軍慘敗的不幸消息，在二月十五日傳到諏訪的上原城駒井高白齋耳中。
駒井高白齋呼喚諏訪滿鄰，命他立刻引領兵馬兩百騎，火速前往上田原支援。那天夜裡下了雪，使得越過大門峠的諏訪軍行動受阻。
駒井高白齋遣派使者向晴信建議退兵。
（今年比往年多雪，寒風凜冽，最好是退兵。）
然而晴信不置可否。
晴信的本營設在中之條。由於住民迴避戰火而四處逃散，致村中無人逗留。
「不如退兵。」
即使所有部將都如此建議，晴信仍不聽從。
「敵軍也一樣疲憊。除非敵方撤退，否則我方絕不撤退。萬一先撤退就表示輸了。」
依照晴信的計畫，村上軍已經使盡全力，後繼無力。像這樣誓死作戰的心態只可能有一次而已，不如等到敵人自行陷入混亂。
「由於敵人正到處宣揚戰勝的消息，即使派遣我方細作混入其中，效果也不彰。」真田幸隆如此說。
「必定有其他方法可想。首先要使敵人採取行動，方才有仗好打。」晴信望向似乎無意採取行動的村上軍。
「目前，只有一策。敵將村上義清最擔心的是岩鼻城。一旦此城淪陷，村上軍無異於被切斷退路。若此城歸屬我方，則村上軍來自小縣的出口將被封死。相信村上義清對岩鼻城的防衛格外用心，所以——」真田幸隆沉思片刻之後說：「屬下認為不妨用計去騷擾