這一晚的交談改變了武田正信對織田信長的看法，他很佩服織田信長，他是真的想要下和平。他忽然覺得，本能寺要不要救他一下。
不過還得和本多正信去商量商量，到底要不要接受織田信長的條件。畢竟在織田信長嘴裏，征夷大將軍的權力被限製了許多。
第二午後，織田信長在岡崎城召開作戰會議，詳細明各部隊的部署位置。將決戰戰場定於設樂原。
此時，鳥居勝商到達岡崎城，織田信長告訴他，兩日之後大軍就將與武田軍展開決戰。喻其回城傳命奧平貞昌持續堅守。
十七日黎明前，織田信長、德川家康，武田正信聯軍四萬三千人從岡崎城出發。
夜間，聯軍克牛久保城。穴山信君部下捕獲鳥居勝商。武田勝賴叫他告訴長篠城守軍援軍不會到達，可不料鳥居勝商到達城下後大叫“織田信長大軍五萬兩三日後便回到達。”武田勝賴令士兵將鳥居勝商處以磔刑。
十八日，聯軍進入野田城。武田勝賴命以箭射書入長筱城勸開城。
十九日，聯軍抵設樂原。德川家康軍於高鬆山、織田信長軍於極樂寺山構陣，並修築防禦工事。
織田信長方（三萬人），武田正信方五千人。極樂寺山（本陣），織田信長、柴田勝家和武田正信。
神山，織田信忠、河尻秀隆。
禦堂山，北畠信雄、稻葉一鐵。
茶麿山，佐久間信盛、池田信輝、丹羽長秀、瀧川一益。
極樂寺山以東，水野信元、安藤範俊、蒲生氏鄉、森長可、羽柴秀吉、不破光治及其他大和、河內、攝津等豪族。
德川家康方八千人，彈正山德川家康。
鬆尾山，德川信康、德川家茂。
彈正山東，大久保忠世、本多忠勝、榊原康政、石川數正、平岩親吉、酒井忠次、鳥居元忠、內藤家長。
二十日，武田勝賴將家族大將集合在醫王寺山舉行軍議。甲斐武田老臣派與信濃新貴派在會上發生激烈爭吵，雙方甚至幾次想要拔刀在武田勝賴麵前鬥毆。
不過最後武田勝賴還是不顧老臣派反對，堅持與織田信長決戰。
深夜突降暴雨。武田勝賴認為梅雨季節的雨會持續很多，在這種氣情況下進攻會抵消聯軍鐵炮優勢。於是致書甲斐留守長阪釣閑齋，頗為自信地述自己必將一戰大破織田信長。
二十一日，清晨，聯軍完成防禦工事的修築工作。武田軍撤圍。除了在鳶巢山留兵兩千人之外，其餘一萬三千冒雨趕赴設樂原布陣，與聯軍對峙。
武田勝賴方布陣右翼隊（淺木附近），穴山信君、馬場信房、真田信綱、真田昌輝、土屋昌次、一條信龍，三千以上。
中央隊（清井田附近），武田信廉、內藤昌豐、安中景繁、其他西上野眾，三千以上。
左翼隊（清井田南方高地），武田信豐、山縣昌景、笠原信嶺、鬆岡右京、菅沼定直、山田信茂、跡部勝資、甘利信康、幡信貞、幡信秀，三千以上。