武田信玄正式西进
武田信玄指挥的武田军正式从甲斐、信浓攻入德川家康领地的时间，早年多采信《甲阳军鉴》的十月中旬一说，如《大三川志》《武田三代军记》等书便引用之；至于《惠林寺旧记》《士林证文》《武德编年集成》等书则叙述武田信玄在十月三日出兵；如今参考《古今消息集》中武田信玄的信件，出兵的时间点都写是十月三日；《岛记录》里，浅井长政在十月三日写给家臣岛秀安的信中也描述了武田信玄出兵远江的状况。可见武田信玄挥师西上的时间，应是十月三日，而非《甲阳军鉴》所记录的十月中旬。
武田军的先锋部队，一般有两种说法：其一，《甲阳军鉴》《四战纪闻》等书叙述的是以山县昌景为先锋，率领5000人攻入东三河，而秋山信友则负责进攻东美浓远山家的岩村城；其二，《当代记》中说的是山县昌景跟秋山信友一同担任先锋，领兵3000攻打东三河。
武田信玄进军的路线，则是直接由甲斐翻过青崩峠进入远江北部，但是日本学者本多隆成提出了经由骏河进入远江的说法，其根据来自《山梨县史》收录的一封武田信玄写给三河豪族奥平贞胜的信件。信中提到：“当城主小笠原悃望候间，明日国中进阵，五日内越天龙川，向滨淞出马，可散三年之郁愤候……”这段话的关键在于“悃望”，这两字让整句话有两种解读方式：恳望当城主小笠原明日进阵国中（远江）；当城主小笠原恳望（我军）明日进阵国中（远江）。
首先要厘清的问题就是“当城主小笠原”是谁。可能人选有二，一个是武田家臣、松尾城城主小笠原信岭，一个是那时尚在德川帐下的高天神城城主小笠原长忠。虽无确切文书可佐证，但学者本多隆成认为这位“当城主小笠原”便是指小笠原长忠。若采取第一种解读方式——“恳望当城主小笠原明日进阵国中”，考虑到小笠原信岭长期为武田效力且地位不算十分突显，武田信玄应该不至于用上“恳望”两字，所以是小笠原信岭的机会偏低。套入小笠原长忠，则有可能是先前策反了长忠，因此武田信玄在给奥平家的信中表示希望小笠原长忠会投效武田家，然后五日内越过天龙川向滨松城进发，解除三年来的郁愤。由此可以推出武田信玄的行军路线应是经由骏河进入远江与小笠原长忠会合，再向德川家康的居城滨松城进发。
看起来好像很通顺，但另一名学者鸭川达夫认为在语句上依然有毛病，小笠原长忠虽把守要地，但以武田信玄的身份似乎也不至于用到“恳望”。从逻辑上来看，武田信玄跟新降一年左右的奥平贞胜讲这种不确定的情报，且用略嫌谦卑的语气，可能性也不高。
若以第二种解读方式——“当城主小笠原恳望（我军）明日进阵国中”套入小笠原信岭，有可能是信岭希望主君迅速杀入远江，他也要奋勇效力。此事说来虽通，但按照学者平山优的考证，小笠原信岭当时负责进攻的方向是三河，并非远江；再者，武田信玄不举其他重臣为例，找个地位不上不下的小笠原信岭，似乎无此必要。要说是高天神城城主小笠原长忠，则代表长忠跟武田家内通，高天神城一带落入武田信玄掌握，武田军可五日内越过天龙川向滨松城进发，解除三年来的郁愤，武田信玄向奥平贞胜炫示此事，以巩固奥平家为武田家效力的忠诚，也就顺理成章了。偏偏并没有其他证据与记录证明小笠原长忠在当时就投效了武田家，使得此事依然没法获得证实，仍需进一步探讨。假设没有其他史料证明小笠原长忠倒戈武田家，此信内容亦可以解读成“小笠原长忠恳望武田军明日进军远江国中”，但仅限于信中，笔者觉得这可能是武田信玄为了安抚新降武田家不久的作手城奥平氏，让他们充分配合从东三河进军的武田家人马，故而在信件中撒了一个谎。
因此武田信玄本队进入远江的路线，目前仍应采信传统的南下说，也就是由甲斐翻过青崩峠进入远江北部。
随着武田信玄亲领大军入侵远江，一些远江豪族向他臣服。《神尾文书》记录，十月八日时远江豪族神尾宗大夫向武田家臣服，获得武田信玄同意并受赠领土安堵。据《松平记》《谱牒馀录》《家忠日记增补》所述，位于北远江的豪族天野景贯慑于武田军的威势，在十月中旬亦表示降伏，交出了居城犬居城，并担纲武田军入侵远江的向导，引领武田军攻下多罗罗城跟饭田城两座城池，天方城、一宫城、挌和城、向笠城等城池亦相继被武田军攻下。
据《大三川志》所记，武田军随后便攻打久能城，城主久能宗能依然效忠于德川家，坚守不屈，武田军遂于袋井、见付、木原、西岛一带布阵。而德川家康为试探武田军的状况，率领3000兵马逼近，就在德川军渡过天龙川之际，武田军也发现其动向而发动攻击，双方在一言坂遭遇。由于敌我人数差距悬殊，德川家康很快就决定撤回滨松城。
根据《宽永诸家系图传》《松平记》等书记录，德川军由本多忠胜、内藤信成、渡边守纲、大久保忠佐跟忠世兄弟担任殿军，抵御武田军的攻击，本多忠胜奋勇战斗，数度杀退来袭的武田军，最终德川家康顺利保全诸队撤回滨松城。原属于德川家的远江豪族奥山友久也在十月二十一日向武田家表示降伏，同样为信玄所接纳，并给予领土安堵（《奥山文书》）。
在德川家康领兵退回滨松城后，武田信玄进而包围了远江的重要城池二俣城。二俣城地处天龙川与二俣川之间的丘陵地带，距离德川家康的居城滨松城不算遥远，是滨松城连接东远江另外两处要害——挂川城、高天神城的重要路线。武田军布阵于江台岛。攻打二俣城的战事由武田胜赖、武田信丰、穴山信君指挥，为了防备可能来自滨松城的德川援军，马场信房联合北条氏政派来的援军及武田信玄另外拨出的兵马，共计4000人，进行防备。
德川家康一方面遣使向盟友织田信长求援；一方面派遣松平康安、青木贞治率领援军进入二俣城，协助城主中根正照抵御来袭的武田军。松平、青木率援军成功入城后，城中兵力共约1200人。据《创业记考异》《武德大成记》记录，武田军进入奥三河的先锋部队由山县昌景、秋山信友率领，与投降武田家的山家三方众、作手城城主奥平贞胜、长筱城城主菅沼正贞、田峰城城主菅沼定信在长筱城集合，而后攻下了柿本城，但由于野田城城主菅沼定盈依然效忠于德川家，拒绝武田方的招降，所以山县昌景等人便于野田城周边放火，然后移往远江的并平，于十月二十七日在宇津山构筑城砦。德川家康也曾率领5000兵马试图救援二俣城，但遭武田军击退。
织田信长获悉德川家康的求援后，在十一月中旬派出了援军。据《武德大成记》所述，织田方将领转述了信长的交代，要求德川家康纵然面对武田信玄的挑战，也要谨慎对待，战事以守备为先。
织田家派遣的援军将领跟人数，各书的记录也存有异同。《信长公记》记录的率军武将是佐久间信盛、平手泛秀、水野信元三人，但并无确切人数。《大三川志》里来援的织田家臣则是佐久间信盛、平手泛秀、泷川一益、林通胜、水野政信、饭尾信宗、坂井忠孝、土井通平、荒川赖季，共8000多兵马。《改正三河后风土记》中则是佐久间信盛、平手泛秀、泷川一益三人作为大将，率领九部兵马，援军将领还有毛利秀赖、氏家卜全、林通胜、安藤守就兄弟、稻叶一铁、远藤九左卫门。《武德大成记》中织田援军将领则是佐久间信盛、平手泛秀、泷川一益三人，并且仅说率领九部兵马来援。《武家事纪》中，织田信长派出的将领是佐久间信盛、平手泛秀、泷川一益三人，同样是率领九部的兵马，水野信元在途中领军加入。《佐久间军记》中织田方以佐久间信盛为大将，率领七部人马协助德川家，以一部约2100人来计算，织田援军的数量约为15000人。《明智军记》中则是佐久间信盛、林通胜、泷川一益三人，共率领5000余人来援。《松平记》中，织田信长派出佐久间信盛、平手泛秀、水野信元、林通胜四名将领，兵力为四部，以一部约2100人来计算，织田援军的数量约为8400人。《柏崎物语》则说织田信长派出1万援军，但援军武将只写到平手泛秀一人。《织田军记》里，将领为佐久间信盛、平手泛秀两人，另有林通胜、水野信元、毛利秀赖及美浓三人众（稻叶一铁、安藤守就、氏家卜全），援军总人数为3000人。《武田三代军记》中，织田信长先派了粱田广正到滨松城，随后以佐久间信盛跟平手泛秀为大将，率领林通胜、水野信元、毛利秀赖及美浓三人众，共3000人来支援德川家。
此外，2013年，学者矶田道史谈到三方原之战的织田方援军数量时，主要拿两个证据来谈。其一是日本国立公文书馆收藏的《前桥酒井家旧藏闻书》，书中提及“武田军两万八千兵、德川军六千兵、织田军两万兵”。其二便是《甲阳军鉴》里曾提及“信长派遣九头援军”，按照一“头”2100人来算，织田军约莫出动18900人来支援德川家。并且矶田先生采信《甲阳军鉴》所说“织田的援军经白须贺分散配置在冈崎城、吉田城”。据此，他认为织田家派出的援军除了直接去支援三方原之战的3000人以外，可能尚有超过15000人分散在德川家西三河的要地冈崎城、吉田城等地。
但是矶田先生这个说法本身也存在好些疑问。首先《前桥酒井家旧藏闻书》成书时间不明，最早也是到江户时代中期，织田家高达2万的援军人数超过大多数书籍记录的数据，令人生疑；其次，《甲阳军鉴》虽成书较早，但内容颇多地方受到质疑，连江户时代初期的《常山记谈》一书也说《甲阳军鉴》记录多有虚妄。总之，这两笔资料本身的可信程度便不高，在矶田先生尚未提出更有力的佐证前，姑妄听之。
二俣城兵凭借地利跟城防奋力抵御，武田军攻城一时没有什么进展。后来，武田军发现城中乃是依靠从天龙川汲水来饮用，故设法破坏了城中汲水用的绳子。由于水源被切断，据《当代记》所述，二俣城在武田军的攻势下难再坚持，终开城投降。据《甲阳军鉴》描述，武田信玄在拿下二俣城后，任命家臣依田信守、信繁父子驻守二俣城；而德川方的城将中根正照、青木贞治则在德川家康与武田家进行人质互换后，方安然返回滨松城。
就在武田信玄围攻二俣城的同时，按照《木下文书》所载，远江豪族幡镰右近丞也倒向了武田家；《安得虎子》也记录了今川家旧臣三浦元政被武田家臣穴山信君招揽一事；《古今消息集》里也收录有北美浓的远藤家确定背离织田信长改投武田信玄的书信，而武田信玄在信中强调远江已有过半入手，并希望利用远藤家来牵制织田信长的兵力，期盼远藤家响应朝仓义景起事。学者竹间芳明在《战国末期的郡上之检讨——武田氏、越前一揆·本愿寺政权为重点关注》一文中，也提出史料证明，远藤氏在当年十一月左右往岐阜的方向新构筑铊尾砦，作为对抗织田信长的一环付出努力。
先前，武田信玄为拉拢朝仓家，赠给与朝仓方来往的使者日向宗立位于骏河厚原乡的七十贯领地，但是本在虎御前山一带对峙的朝仓——浅井联军及织田军的动态出现了变化。依照《信长公记》中的记录，织田信长、信忠父子在九月十六日便转往横山；以《续本朝通鉴》的记录来看，织田信长后在十月十六日正式回师美浓；但《年代记抄节》里，织田信长是十一月方回归美浓。
《信长公记》跟《浅井三代记》有载，浅井、朝仓两家在十一月三日时组成联军出动，试图破坏虎御前山跟宫部乡之间的道路跟土垒，以浅井家臣浅井井规担任先锋，与大野木秀俊跟朝仓家臣朝仓景镜一同率7000兵力攻击宫部乡的城砦，守将宫部继润奋力坚守，织田家臣木下藤吉郎也率3000人应战，在织田家臣梶原胜兵卫、毛屋猪介、富田长繁、中野又兵卫、泷川彦右卫门等先锋奋勇作战下，顺利击破来犯的敌军。《当代记》记录朝仓—浅井联军因此阵亡200人。
此战失败后，朝仓义景放弃跟织田家对峙，决定撤军回归越前。按《朝仓始末记》的说法，朝仓义景撤军的时间点在十一月三日，而《续本朝通鉴》跟《年代记抄节》则记录朝仓义景在十二月三日撤兵回转越前国。毋庸置疑的是，朝仓义景的撤军使仅剩下浅井长政兵马的联军阵地并无有效力量牵制织田信长的主力，甚至连攻打凭仗虎御前山坚固阵地的织田军留守兵马都无能为力。
织田信长同时跟上杉谦信正式缔结盟约，共同对付武田信玄。按照《历代古案》收录的书信，织田信长在十一月七日跟上杉谦信的通信里，已经在商讨信长派出一子前往越后做上杉谦信养子的事，双方在十一月二十日交换誓书，通报战况，约定要夹击武田信玄，织田信长也提及武田信玄进行这般远征，时间拖久便难以为继，到时就是战胜信玄的时刻。由此可推测织田信长在此时就已打定主意采取拖延战术来应付武田信玄发起的西上作战。