另一方，在收到宣戰佈告後，北條側火速派人命令各地支城強化防禦，充實軍備。
天正十八年初，發佈大動員令作好迎接武田正信的幕府大軍攻擊的準備。
北條家重臣們進行討論商議是守城還是野戰，這就是俗稱的“小田原會議”。
推行積極進攻策略的是北條氏邦，他提出從富士川和黃漱川出擊作戰的方案，而松田憲秀則提出利用險要的箱根山做防守的方案，會議結果決定以守城作爲戰鬥方式。
原因是過去北條氏在面臨上杉謙信、武田信玄的攻擊時都是因爲守城而度過危機的，這些事實使北條家有守城的自信。
決定守城的方針後，除防衛據點上的城外，其他所有城的留守全部撤除，將戰力集中在小田原，並且徵集足夠供應五萬六千人守城大軍的糧食。
但小田原城並不是能一戰而克的。武田正信將本陣佈於箱根湯本，而德川家康則在小田原以東佈陣，以西的是細川忠興、東野井勝、真田昌幸、前田慶次，島勝猛等人的陣營。在相模灣了高岡信家，九鬼嘉隆和津田信一等水軍衆三萬人，總兵力共二十四萬人。
四月六日，這個大包圍網布置完成。以堅固著稱的小田原城和強大的豐臣軍之間的持久戰開始了。
不過，緊張的狀態在兩軍之間漸漸解除了，持久戰期間，雙方反而顯得十分悠閒。
小田原城內，除擔當守備者以外，其餘休息的人則照常優遊嬉戲，下雙陸、開酒宴、舉行詩歌會。
而包圍軍方面的武田正信這一方也一樣，由於大量人口聚集，吸引了許多商人和女姬前來謀生。一時間在軍營後面開設了許多的商店和姬女院。
而各家大名則修建起包含書院和茶室的龐大府邸，在庭院裡種植樹木和蔬菜。
武田正信更是從京都將市姬，明姬等妻妾接到軍中，各大名也將妻子接來，並傳來了今井宗久舉行盛大的茶會，各大名互相宴請舉行歌舞盛會。
但在小田原遊山玩水的武田正信並沒有鬆懈，他派遣別動隊四出攻打北條家在關東的支城，北條氏在關東的統治基礎被摧毀，各個重要防禦據點的城池被攻擊，鬆井田城、巖規城、鉢形城相繼被攻克。
六月二十日，長期抵抗的韭山城被武田軍攻克，北條方殘餘的城只剩下小田原城和忍城。
而在這些重大的打擊之後，使北條方戰意完全喪失的是六月二十六日一夜城（石桓山城）的出現。這座名爲一夜築成的城，實際上從武田正信在四月六日到達箱根湯本後就開始修築的。
城址在小田原望的到的石桓山，這是一座巨大的城，南北長五百五十米，寬二百七十米，修建八十日而成。
武田正信將本陣移至一夜城，連夜將城前的樹林砍伐乾淨。
次日，這座巨城就出現在北條軍士兵的面前。這是擅長計謀的武田正信的得意之作。
武田正信的奇略有了重大的效果，守城軍的士兵突然見到一座巨城出現在小田原的前方。變得人心惶惶，士氣低落。
其實武田正信完全可以用火炮轟爛小田原城的城牆，但是這樣太無趣了，武田正信就是要展現幕府的實力，震懾其他大名。
北條家臣開始動搖了。而更直接的手段則是對北條重臣松田憲秀的策反工作，雖然由於松田憲秀之次子的告發，北條氏直髮現了陰謀而沒有成功，但給家臣們的心理造成了重大的影響，北條方開始從內部崩潰了。北條
氏直在無法可施的情況下，在七月一日，向武田軍進行開城交涉，願意自己切腹以換取家臣們的性命，武田正信接受了。
七月六日。號稱“難攻不落”的小田原城開城投降了，北條氏五代在關東的支配也落幕了。
向武田正信提切腹自盡的北條氏直，因爲是德川家康的女婿而被寬恕不死，流放高野山，北條氏政與其弟氏照切腹。
武田正信的這次小田原之戰其成果不僅是將北條氏所控制的關東納入他的統治，而且還取得了統一天下的另一道門檻——東北平定的勝利。
東北諸大名相繼加入武田正信這一方表示臣服。
而作爲北條氏政盟友的伊達政宗在天正十八年元月，武田正信命令奧羽諸侯小田原參陣，想趁着掃蕩關東的機會，也一舉平定東北地區。
伊達政宗口頭上答應，卻一再拖延動身的時間，自然引起保春院的擔憂。
三、四月間，保春院以送行爲名，帶着竺丸從米澤城來到黑川城，居住在西館中。
四月五日，伊達政宗來到西館向母親辭行，準備次日即動身前往覲見秀吉。
因爲家中分裂而耽擱了行程，伊達政宗遲至五月九日才離開黑川城。
此時，關東各地正在激戰，他被迫繞道越後、信濃，兜了個大圈子，纔在六月五日來到小田原附近的秀吉本陣中。
此時，後北條氏河越、江戶諸城已降，鉢形、八王子等城也即將陷落，勝負大勢已定，這時候再來表示恭順，不嫌太晚了嗎？於是武田正信大怒，準備殺掉政伊達宗，滅亡小田原北條氏後就揮勝利之師北上，完全吞併伊達領地。
天正十九年的二月，伊達政宗纔回到米澤城不久，武田正信就攻滅後北條氏，開始奧羽領國勢力重新分配，剝奪未能及時參陣的大崎、葛西等大名全部領土。
是年十月，這些家族的遺臣發動一揆。
次年年初，討伐軍總大將田村信秀向武田正信密報，一揆中有人使用政宗的旗幟和指物，並且他還搜獲政宗煽動一揆的一封書信。
爲此，政宗將塗以金箔的磔刑柱置於隊列之首，自己再度穿上死人的服裝，上洛向武田正信申訴，表明自己和這件事絲毫也沒有關係。
政宗的理由是，雖然那封書信上的筆跡和他的親筆頗爲相似，但是花押完全不同，定是僞造無疑。
此後，伊達政宗使用與早年間完全不同的陰柔功夫，周旋於武田正信及其它圖謀天下的人們中間。