1562年，德川与武田联手灭掉今川家后，两家领土相邻面积更大了，关系也日趋恶化。到了1572年，武田信玄加入信长包围网，并成为支柱；而德川家康是信长唯一的盟友。两家的冲突已不可避免。
在由织田信长扶植的室町幕府将军足利义昭决意铲除信长后，足利义昭以外交结交近畿周边地区的有力大名组成了信长包围网。义昭多次要求信玄上洛，向织田军攻击。可是信玄没有实质行动，却花了两年的时间部署外交，以下就是例子。
在北条氏康死后，与后继者北条氏政修补关系。此外为免北条出现异心，对常陆国大名佐竹义重发信文书。
利用石山本愿寺的一向一揆（信玄的正室三条的妹妹是本愿寺显如的妻子。）牵制越中地区北陆大名上杉谦信。
同时催促浅井长政、朝仓义景、三好三人众等大名出兵，准备攻击织田。
1572年10月，就在信长为包围网焦头烂额时，武田信玄终于出兵，率武田与北条联军共25000人从信浓攻入远江，武田四名臣之一的山县昌景率军5000进攻三河，秋山信友率军2000进攻美浓的织田领地，同时武田家的水军也从骏河出发，军容极盛。此时德川家康的兵力只有1万人，除去各城的守兵，实际能调用的兵力只有8000人。信长此时因为各地战况的紧迫，仅派出了由佐久间信盛和平手凡秀率领的3000援军。
转眼间，远江国内德川家的城池大半陷落，武田的军锋直逼家康的居城滨松城。鉴于实力相差悬殊，家康决意守城不出，准备在坚守中等待战事的好转。然而，武田信玄竟然绕过滨松城，直接进攻三河国。这令家康立即陷入危机。如果仍不出战，任由武田军攻下三河，将被切断与织田家的联系而陷入包围中，到那时德川家的灭亡就只是时间的问题了。
1572年12月12日，当武田军的细长队伍通过滨松城西北方的三方原高地时，家康冒险出击，率军从背后突击武田军，希望一鼓作气打乱武田军的阵脚。但可惜对手是用兵如神的武田信玄，信玄察知家康的行动后，立即命令全军反转，后队改前军，前军变后队。当家康赶到三方原时，吃惊的发现武田军已列成鱼鳞阵在恭候。
此时已不能撤退了，家康背水一战，以鹤翼阵突击武田军。虽然突破了武田军的前阵，但在武田家天下闻名的骑兵队的突袭下承受不住而崩溃。家康狼狈的逃回滨松城，闭门不出。这是家康一生中最大的惨败。
随后武田军又攻下三河的野田城，形势一片大好。但就在此时，武田信玄突然发病， 病势严重，次年在回甲斐的途中病死于信浓国的驹马。也有说法是信玄在攻打野田城时负 重伤，伤重而亡。这不但导制了信长包围网的破裂，而且使德川家幸运的免于灭亡。