然而，当武田晴信集中五千余军势进入筑摩郡不久，就得知了上伊那众中的伊那部家、沟口家、小田家、黑河内家、上穗家等皆被小笠原长时相继寝反，就连下伊那郡的铃冈小笠原家、片切家、知久家、江仪远山家等国人领主们也都纷纷举兵响应小笠原长时的攻势。

高远赖继、藤泽赖亲等先前迫于形势降服于武田家的国人领主们也都在此时纷纷倒向小笠原长时一方，同时对武田家所控制的高远城、荒神山城、龙之崎城等地展开突袭。

高远城守将秋山信友、保科正俊等人由于兵力寡少，无法抵御，只能就此放弃高远城，退往上原城进行固守待援。而荒神山城守将小笠原信贵见上伊那众势大，完全丧失了继续坚守的信心，也学着秋山信友、保科正俊等人一样，弃城逃往了上原城。

天文十六年，十一月十五日。

小笠原长时在屡次攻打仁科城不下后只能将本阵设置在仁科家本据仁科城北面的支城大正寺城，并且派遣使者催促旧臣二木重吉、三木丰后守等人尽快参阵“驰参御方，可致忠节”。

但二木重吉、三木丰后守等人在收到小笠原长时的书信后并不做任何答复，也不打算出兵救援仁科家。

同时，小笠原长时让旗下的有力武将饭森春盛、杉山右卫门、横泽日向守等人将仁科城团团包围起来，企图待仁科城断粮后再发起攻城，从而减少己方军势的损失。

而留守在仁科城的仁科盛康、星野盛道等人先后大大小小与小笠原军打了十余战，虽然城内守军锐减，粮草将尽，但是守军的意志却仍然坚定。因为他们都清楚武田家的援军很快就能抵达城外，况且距离仁科城最近的武田家驻军就在牧之岛城，急行军只需一天便能进入安昙郡切断小笠原军的退路和粮道。

很快，武田信繁、穴山信友、板垣信宪等将就分兵三路夹击小笠原军。

穴山信友从小川城进军，板垣信宪从牧之岛城进军，武田信繁从青柳城进军。

穴山信友所部军势首先与包围仁科城的小笠原军进行交战，双方势均力敌，胜负不决；之后，板垣信宪又率军赶到，与小笠原军进行交战，同样也是不分上下。

最后，武田信繁率五千余军势先截断了小笠原军的退路和粮道。迟钝的小笠原长时在这时候才反应过来自己已经被武田军层层围困，退无可退了。