當天晚上，村上隆就帶着九百多騎兵回來覆命。他和在外等待援軍的那一千多織田家足輕從後面突襲遠藤家的大軍，雙方陷入激戰。
隨後織田信忠帶領五百足輕殺出，遠藤家猝不及防之下被突破大營，遠藤慶隆和遠藤胤直叔侄棄軍而逃，剛好因爲是靠近晚上，村上隆所領騎兵不宜追擊，於是撤了回來。
遠藤家所出五千人，超過四千五百多被殲滅，遠藤叔侄最多也就帶了四百多回去。
黑田孝高出言道：“殿下，遠藤家所在郡上郡是飛驒進入美濃的咽喉地帶，必須拿下。”
本多正信接話道：“黑田大人，郡上郡確實要拿下，不過我軍去不太合適，應該是信忠大人才對。”
武田正信見黑田孝高沒有反駁，說道：“很好，就這樣吧，派出三千人隨信忠去拿下八幡城，滅了遠藤家，打通後路。
這樣的話，本家就沒必要和關東聯軍死磕了，這一戰損失慘重，我們還得從長計議。”他有些怕了上杉謙信了。
織田信忠帶着武田正信支援的足輕很快就攻破了遠藤家的八幡城，那是遠藤慶隆的居城，之後還有遠藤胤直的居城，不過在八幡城落城後，遠藤胤直就跑了。
重新控制郡上郡後，武田正信就不再派出兵力與關東聯軍交戰。
關東聯軍本陣裡，武田勝賴聽聞消息後，嘆息道：“可惜了，要是武田正信被陣斬，今日就已經攻下岐阜了。”
上杉謙信喝下一杯酒，說道：“看來是武田正信命不該絕，他那把佩刀真是銳利，竟然一刀砍斷槍柄，讓他逃過一劫。現在這樣僵持下去，對我們不利，還是準備後撤吧。”
北條氏直直接就贊成了，他肯定不會帶着自己家的軍隊去攻城，在武田幕府軍的鐵炮下，只會是有來無回。
三家精銳都損失不少，就算武田勝賴想要繼續征戰，他的家臣們也不想打了。
五月二十三號，關東聯軍秘密撤退，武田正信並未追擊，隨後傳來織田信長打贏了天王寺城一戰，不過受了傷。
武田正信得信，對左右笑道：“哈哈，原來不止我受傷了，織田太閣被雜賀衆的鐵炮射傷了腿，不過天王寺之圍也解決了。”
隨後武田正信只留下一萬人防守邊境，便撤回越中修養。
在京畿這邊，織田信長開始了新的作戰計劃，將木津砦與石山御坊之間的聯絡截斷，同時控制木津川河口，切斷敵人的補給線，同時確保在大阪灣的制海權。
六月二十八日，本願寺勢方面通過雜賀衆希望得到毛利氏方面的兵糧補給。
七月十三日，奉毛利輝元的命令，部將兒玉就英（“川內衆”，毛利的直屬水軍指揮）率領村上武吉（村上水軍）及其他的能島水軍、來島水軍以及雜賀衆水軍等共計800餘艘戰船前來支援石山本願寺運送兵糧，並攻擊攝津的木津川口。
織田信長聞訊，派遣九鬼嘉隆領大小戰船300艘前來阻擊。第一次木津川口海戰開始。
戰爭伊始，九鬼嘉隆將船隊一分爲三。中路以沼野伊賀守隊從正面進攻，側路軍九鬼嘉隆作爲“別動隊”從側翼進攻。而後路軍真鍋主馬兵衛負責封鎖大阪灣。
同時，爲了彌補兵力上的劣勢，織田軍採取海陸夾擊戰術：信長另派後援隊於木津川口南岸陸上架設火力。
另一邊的毛利軍分爲三路軍十八個隊，中軍爲兒玉就英率領的毛利水軍，左路爲村上吉繼率領的來島水軍，右路則爲村上武吉的能島水軍，三軍以“蝴蝶之陣”迎擊。
織田軍中路沼野隊當先衝出，與兒玉就英隊交鋒激戰。同時，左側路九鬼嘉隆隊向東南方向展開延伸。
毛利軍左路村上吉繼軍向前突出，欲包抄沼野隊。沼野伊賀守引船後撤，兒玉就英展開追擊，九鬼嘉隆亦再向東南延伸。雙方拉鋸一陣後，毛利方面被引誘到了大阪灣內。
織田軍以見到木津川河口爲定號，開始進攻。
沼野隊返身回戰；真鍋本隊向北，攻擊毛利左路村上吉繼軍。
而九鬼嘉隆亦領延伸部隊開始向毛利軍南側移動。隨後，毛利軍右路村上武吉軍開始向西北方向靠攏，企圖與兒玉就英隊夾擊織田軍真鍋隊。
就在此時，九鬼嘉隆隊已經靠攏至毛利軍南側，嘉隆引船突襲村上武吉軍與兒玉就英軍的右翼，與此同時，織田軍的陸上火力朝其猛烈射擊。毛利軍已被水陸夾攻。
雖然遭到了夾攻，但毛利軍並未混亂。依託先前的“蝴蝶之陣”，毛利軍的“蝶翼”開始向外展開。村上武吉幾道旗令令下，能島水軍左兩隊、來島水軍右兩隊與中路軍的四個後衛船隊分別向南、北兩個方向展開穿插，中路軍內左鋒與內右鋒亦向織田真鍋隊展開穿插進攻。
毛利水軍所使用的小早船速度快、機動性強，相比之下，織田水軍使用的關船與安宅船相對“笨重”，對毛利軍的突然穿插措手不及，織田船隊很快就被衝亂。
與此同時，在穿插過程中，毛利軍使用“焙烙火矢”（“焙烙玉”）對織田軍戰船發動攻擊。
焙烙玉一開始是武田正信的水軍衆裝備的，在武田正信與毛利輝元以及李家達成協議平定東海海賊，平分東海海運利益的時候，毛利家的水軍大將村上武吉學習了焙烙玉。
織田軍的木製戰船在火攻面前沒有絲毫抵抗力，織田船隊頃刻大亂。戰爭已進入決勝階段。
不久，村上武吉、村上吉繼和兒玉就英各自將本部船隊展開推進。沼野伊賀守的船隊被村上吉繼逼退至大阪灣的東北角，而真鍋主馬兵等五路船隊也與九鬼嘉隆的船隊斷開。織田軍逐漸被毛利軍分割包圍。
在戰場南側的九鬼嘉隆逐個收攏敗退船隊，企圖與真鍋主馬兵衛的船隊會合。但被村上武吉軍用“焙烙火矢”擊退。起火船隻皆亂作一團，忙於救火，最終喪失戰鬥力被逐個攔截擊沉。
另一邊，來島水軍已對東北角的織田軍完成包圍，村上吉繼軍亦用“焙烙火矢”將沼野船隊逐一擊沉。而中路戰場中，毛利軍用一番火攻後派出遊擊船隊逼近餘下船隻，與織田軍進行跳幫戰，最終，真鍋主馬兵衛等多名織田方船手大將戰死，封鎖大阪灣的軍船大部分被燒燬。
不久，兒玉就英率船隊轉抵南側戰場，九鬼嘉隆拼死突出重圍，僅率數只輕艦逃離戰場。隨後，毛利軍將兵糧彈藥搬入石山御坊。
至此，第一次木津川口之戰以毛利軍大獲全勝而告終。