当天晚上，村上隆就带着九百多骑兵回来复命。他和在外等待援军的那一千多织田家足轻从后面突袭远藤家的大军，双方陷入激战。
随后织田信忠带领五百足轻杀出，远藤家猝不及防之下被突破大营，远藤庆隆和远藤胤直叔侄弃军而逃，刚好因为是靠近晚上，村上隆所领骑兵不宜追击，于是撤了回来。
远藤家所出五千人，超过四千五百多被歼灭，远藤叔侄最多也就带了四百多回去。
黑田孝高出言道：“殿下，远藤家所在郡上郡是飞驒进入美浓的咽喉地带，必须拿下。”
本多正信接话道：“黑田大人，郡上郡确实要拿下，不过我军去不太合适，应该是信忠大人才对。”
武田正信见黑田孝高没有反驳，说道：“很好，就这样吧，派出三千人随信忠去拿下八幡城，灭了远藤家，打通后路。
这样的话，本家就没必要和关东联军死磕了，这一战损失惨重，我们还得从长计议。”他有些怕了上杉谦信了。
织田信忠带着武田正信支援的足轻很快就攻破了远藤家的八幡城，那是远藤庆隆的居城，之后还有远藤胤直的居城，不过在八幡城落城后，远藤胤直就跑了。
重新控制郡上郡后，武田正信就不再派出兵力与关东联军交战。
关东联军本阵里，武田胜赖听闻消息后，叹息道：“可惜了，要是武田正信被阵斩，今日就已经攻下岐阜了。”
上杉谦信喝下一杯酒，说道：“看来是武田正信命不该绝，他那把佩刀真是锐利，竟然一刀砍断枪柄，让他逃过一劫。现在这样僵持下去，对我们不利，还是准备后撤吧。”
北条氏直直接就赞成了，他肯定不会带着自己家的军队去攻城，在武田幕府军的铁炮下，只会是有来无回。
三家精锐都损失不少，就算武田胜赖想要继续征战，他的家臣们也不想打了。
五月二十三号，关东联军秘密撤退，武田正信并未追击，随后传来织田信长打赢了天王寺城一战，不过受了伤。
武田正信得信，对左右笑道：“哈哈，原来不止我受伤了，织田太阁被杂贺众的铁炮射伤了腿，不过天王寺之围也解决了。”
随后武田正信只留下一万人防守边境，便撤回越中修养。
在京畿这边，织田信长开始了新的作战计划，将木津砦与石山御坊之间的联络截断，同时控制木津川河口，切断敌人的补给线，同时确保在大坂湾的制海权。
六月二十八日，本愿寺势方面通过杂贺众希望得到毛利氏方面的兵粮补给。
七月十三日，奉毛利辉元的命令，部将儿玉就英（“川内众”，毛利的直属水军指挥）率领村上武吉（村上水军）及其他的能岛水军、来岛水军以及杂贺众水军等共计800余艘战船前来支援石山本愿寺运送兵粮，并攻击摄津的木津川口。
织田信长闻讯，派遣九鬼嘉隆领大小战船300艘前来阻击。第一次木津川口海战开始。
战争伊始，九鬼嘉隆将船队一分为三。中路以沼野伊贺守队从正面进攻，侧路军九鬼嘉隆作为“别动队”从侧翼进攻。而后路军真锅主马兵卫负责封锁大坂湾。
同时，为了弥补兵力上的劣势，织田军采取海陆夹击战术：信长另派后援队于木津川口南岸陆上架设火力。
另一边的毛利军分为三路军十八个队，中军为儿玉就英率领的毛利水军，左路为村上吉继率领的来岛水军，右路则为村上武吉的能岛水军，三军以“蝴蝶之阵”迎击。
织田军中路沼野队当先冲出，与儿玉就英队交锋激战。同时，左侧路九鬼嘉隆队向东南方向展开延伸。
毛利军左路村上吉继军向前突出，欲包抄沼野队。沼野伊贺守引船后撤，儿玉就英展开追击，九鬼嘉隆亦再向东南延伸。双方拉锯一阵后，毛利方面被引诱到了大坂湾内。
织田军以见到木津川河口为定号，开始进攻。
沼野队返身回战；真锅本队向北，攻击毛利左路村上吉继军。
而九鬼嘉隆亦领延伸部队开始向毛利军南侧移动。随后，毛利军右路村上武吉军开始向西北方向靠拢，企图与儿玉就英队夹击织田军真锅队。
就在此时，九鬼嘉隆队已经靠拢至毛利军南侧，嘉隆引船突袭村上武吉军与儿玉就英军的右翼，与此同时，织田军的陆上火力朝其猛烈射击。毛利军已被水陆夹攻。
虽然遭到了夹攻，但毛利军并未混乱。依托先前的“蝴蝶之阵”，毛利军的“蝶翼”开始向外展开。村上武吉几道旗令令下，能岛水军左两队、来岛水军右两队与中路军的四个后卫船队分别向南、北两个方向展开穿插，中路军内左锋与内右锋亦向织田真锅队展开穿插进攻。
毛利水军所使用的小早船速度快、机动性强，相比之下，织田水军使用的关船与安宅船相对“笨重”，对毛利军的突然穿插措手不及，织田船队很快就被冲乱。
与此同时，在穿插过程中，毛利军使用“焙烙火矢”（“焙烙玉”）对织田军战船发动攻击。
焙烙玉一开始是武田正信的水军众装备的，在武田正信与毛利辉元以及李家达成协议平定东海海贼，平分东海海运利益的时候，毛利家的水军大将村上武吉学习了焙烙玉。
织田军的木制战船在火攻面前没有丝毫抵抗力，织田船队顷刻大乱。战争已进入决胜阶段。
不久，村上武吉、村上吉继和儿玉就英各自将本部船队展开推进。沼野伊贺守的船队被村上吉继逼退至大坂湾的东北角，而真锅主马兵等五路船队也与九鬼嘉隆的船队断开。织田军逐渐被毛利军分割包围。
在战场南侧的九鬼嘉隆逐个收拢败退船队，企图与真锅主马兵卫的船队会合。但被村上武吉军用“焙烙火矢”击退。起火船只皆乱作一团，忙于救火，最终丧失战斗力被逐个拦截击沉。
另一边，来岛水军已对东北角的织田军完成包围，村上吉继军亦用“焙烙火矢”将沼野船队逐一击沉。而中路战场中，毛利军用一番火攻后派出游击船队逼近余下船只，与织田军进行跳帮战，最终，真锅主马兵卫等多名织田方船手大将战死，封锁大坂湾的军船大部分被烧毁。
不久，儿玉就英率船队转抵南侧战场，九鬼嘉隆拼死突出重围，仅率数只轻舰逃离战场。随后，毛利军将兵粮弹药搬入石山御坊。
至此，第一次木津川口之战以毛利军大获全胜而告终。