背景
武田晴信
川中島之戰在繼任家督之後，武田晴信開始了他東征西討的一生。基於上面所述的原因。晴信也將擴張的目標定在了信濃。但是晴信選擇了信虎沒有成功的道路一入侵諏訪，並且取得了成功。至1553年(天文22年)村上義清逃亡越後，信濃國大部已經歸於晴信之手。但是以村上義清和小笠原氏為首的部分信濃豪族並不服從於武田的統治，他們投靠越後的上杉，給信濃的穩定帶來了隱憂。為了進一步鞏固信濃，同時徹底收服信濃全境，與上杉一戰是必然的。
長尾景虎
長尾景虎川中島
川中島地區位於北信的千曲川與犀川交匯處，北靠善光寺，距離越後首府，長尾景虎居城春口山城僅70千米。而且川中島糧食產量很高。“信濃十郡的田地總量約為49000町步，在這之中，川中島的高井郡就有7800町步，川中島四郡總共約為20000町步。“所以川中島地區無論在軍事上還是經濟上都具有重要意義，武田方如果控制了川中島，一方面可以完全控制整個信濃，進一步增強自身實力;另一方面也可以構建前沿軍事基地，直接威脅信越國境從而在與越後方的對抗中占據主動。而越後方控制川中島則是保證國境線安全的必要措施。在長尾景虎的父親長尾為景時代，川中島地區的高梨、井上、島津、栗田、市河等地方豪族便己經受越後方控制，成為保證越後國境安全的前沿陣地。然而武田晴信對信濃的侵攻威脅到這一地區後，當地的地方豪族也開始動搖，越後本國的安全受到了威脅，所以長尾景虎毅然出兵。五次川中島大戰正式拉開序幕。
經過
八幡之戰
川中島之戰四月二十二日，武田信玄攻陷葛尾城後，，追擊村上義清等人的聯軍，在八幡遭到村上義清和上杉謙信及北信濃豪族的五千聯軍攻擊，武田軍抵抗村上聯軍的攻擊，武田軍在劣勢下退兵。
四月二十三日，村上義清的聯軍反擊下，迅速奪回葛尾城，將守城的武田將領於曾源八郎斬殺。
四月二十四日，武田信玄避開在苅谷原的對戰，並且退兵回中信濃的深志城，而村上義清乘著士氣旺盛的軍勢，收復埴科郡坂城町內的城池、小縣的和田城和塩田城。形勢不利的武田信玄則退兵回甲斐。
五月十一日，武田信玄歸回甲府，其後在同年七月二十五日，再度率兵一萬由甲府出發，進駐信濃的佐久郡，八月一日，在小縣長窪城與村上軍對陣，攻陷和田城，將城主以下的敵將盡殺。
八月四日，武田軍攻陷的高鳥屋城和內村城，將籠城的敵將一律處斬，翌日，攻陷村上義清根據地的塩田城，村上義清再度逃亡。之後，武田軍攻陷塩田城附近的十六座城池，將擒獲的老弱婦孺，帶回甲斐當奴隸。武田信玄再度制壓塩田平一帶的勢力。
武田軍乘著士氣旺盛，朝著川中島南部推進，而村上義清則向上杉謙信求助，答應義清的上杉謙信率兵八千向信濃北部進發，在布施（現今長野市）與武田軍對戰，武田軍抵不住上杉軍的攻勢，不斷拖延戰事。
九月一日，於八幡（現今更埴市）敗於上杉軍的攻擊，武田退兵回荒砥城（現今更科郡上山田町），越後的上杉軍勢從北信濃築摩郡入侵。
九月三日，上杉軍火攻青柳城（現今東築摩郡坂北村），翌日攻陷會田虛空藏山城，之後上杉軍攻擊麻績
城，籠城的武田軍作出激烈的抵抗，最後被上杉軍攻陷，在荒砥城的武田信玄，放火燒城，並且往塩田城撤退。
九月十七日，上杉軍從埴科郡攻入，攻擊坂木南條城，並且火燒城池，武田信玄從塩田城出發，截擊善光寺平的上杉軍的支援，九月二十日，上杉軍撤退回越後。武田信玄在十月七日退回塩田城，其後路經信濃深志城，並且在十月十七日退兵回甲斐。
第一回川中島合戰的主要戰場在川中島南部和東築摩郡北部發生的，武田與上杉兩軍的對戰都是全面衝擊的，雖然戰況對武田軍不利，但武田軍在善光寺平的突襲上杉支援隊，扭轉了戰事的結果，總算獲得小勝利。
雙方備戰
武田信玄
川中島之戰上杉謙信
在天文二十二年秋，執意上洛的謙信得到特別的賞賜，後奈良天皇賞賜一把劍和金杯，表揚他在平定越後和消滅鄰近的敵人有功，上洛接受賞賜。以此得到幕府將軍的支持，不過，得到幕府的支持並不是景虎的全部目的，他的另一個目的，就是得到幕府的許可討伐文書。所謂許可討伐文書，顧名思義，就是許可某個人進行戰爭的文書。獲得了這個文書，就等於獲得了戰爭中必要的出師之名，這樣對於景虎統領越後國那些不太願意從屬於自己的勢力有很大的好處。
犀川之戰
犀川之戰，在天文二十四年（公元1555年）發生。天文二十三年七月，信濃的下伊那郡和佐久郡爆發動亂，亂黨的勢力日益增加，當中還有很多野武士加入。同月二十日，武田信玄率兵由甲斐出發，往信濃招降知久氏，並且平定下伊那郡的動亂。並且在同月，武田信玄的長子武田義信平定佐久郡的叛亂，攻陷小諸城和內山城，將亂黨的軍事指揮和三百餘眾的野武士一律處斬。天文二十三年九月二十二日，小川（現今上水內郡小川村）的大日向主稅助送來書函，信內感謝武田將領長坂虎房盡力的保護他們，日後策劃發動上杉家的內亂，並且表示願意歸順武田家，同月二十六日，信玄送出書函，表示願意支援他們的行動。於是他們在上杉家臣中挑撥是非，最後上杉家發生內訌。在同年十二月時，越後刈羽郡的北條高廣向武田將領甘利忠昌示意願為武田內應，並且勸喻武田信玄共同舉兵。於是北條高廣在北條城（現今柏崎市）舉兵叛亂。
天文二十四年（公元1555年）初，上杉謙信攻擊北條高廣，而信玄也派出援軍支援北條高廣，在天文二十四年二月，上杉謙信降伏北條高廣的叛變。最後，武田信玄得到大日向主稅助幫助，占領安曇郡千見城（現今北安曇郡美麻村），並且在糸魚川防備上杉軍勢的入侵。
四月，上杉謙信率兵八千往北信濃進發，七月，攻陷了善光寺東面的橫山城，而信玄方面率兵一萬二千往信濃，善光寺的堂主栗田氏在旭山城籠城，與上杉謙信對陣。而武田信玄的本陣則在犀川旁的大冢城。
七月十九日，武田軍與上杉軍在川中島再度開戰，上杉謙信率兵渡過犀川迎擊武田信玄的進攻。兩軍在互相廝殺中，武田信玄將書信送給上杉軍中內應，策劃其叛變，但上杉謙信在戰事繁亂中無意間截獲其中的書信，謙信立刻將密謀策反的將領軍法處決，但不能壓止上杉軍籠罩著軍心不穩的士氣，戰事持續，使兩軍沒有任何優勢。最後，兩軍在犀川兩岸對峙，戰事陷入膠著狀態。兩軍互有攻守，但雙方並沒有任何占優之處，而且兩軍對峙已經足足三個多月，軍士已經長期疲倦，士氣亦因戰事拖延而變得頹廢和產生喧譁。
最後，在武田信玄的邀請下，今川義元派出使節調停戰爭。在十月十五日停戰條約成立，而雙方舉出的停戰條約條件是將北信濃的諸豪族歸還，並且兩國以川中島為界限，不作任何挑釁性的行為，最後兩軍撤兵回國。
上野原之戰
川中島之戰弘治三年（公元1557年）二月，信玄藉越後下大雪，上杉謙信難以出兵，以迅雷不及掩耳的速度，由北信濃出兵，並且在葛山城的內應協助下，攻擊葛山城。二月十五日，武田軍攻陷了葛山城，而城主以下的敵將皆戰死。經過葛山城攻略後，武田信玄掌握善光寺平的中心部份的統治，之後，武田軍更攻陷謙信方面的長沼城（現今長野市）和大倉城（現今上水內邵豐野町），並且勸降飯繩神社（現今長野市）和戶隱神社（現今上水內郡戶隱村），而戶隱神社的三院的長尾秀虎往越後逃走。武田信玄收到飯繩神社的神主仁科千日的書信，表示歸順武田。
二月十六日，武田信玄進占善光寺平的訊息傳到上杉謙信後，上杉謙信寫信予越後的色部勝長，催促他儘快出兵參陣，但色部勝長並沒有理會。
三月十八日與四月二十一日，上杉謙信再度送出書信請求色部勝長的出兵援助。在此期間，武田信玄出兵攻擊飯山城（現今飯山市）的高梨政賴，而政賴則向謙信請求援軍，而上杉謙信則在三月二十三日催促長尾政景率兵參陣。
四月十八日謙信親自率兵一萬往信濃進發，同年四月二十一日，在善光寺布置主營，而武田信玄則迅速地奪回山田的要害（現今上高井郡高山村）和福島城（現今須坂市）。
武田軍統帥信玄公五月十二日，上杉謙信攻擊高坂城（現今上水內郡牟禮村），並且在城池附近用火攻攻城，翌日，向坂木城和岩鼻城（現今埴科郡坂城町）進攻，上杉軍的連帶攻勢，令到武田信玄措手不及應付，上杉謙信占上風，之後率兵回高梨政賴的飯山城。在上杉謙信返回飯山城期間，武田勢的豪族市河藤若則占領野沢之湯（現今下高井郡野沢溫泉村），市河氏的援軍在信玄的請求下，聯合上野倉賀野城（現今群馬縣高崎市）城主上原與三左衛門越過草津道，準備支援武田信玄。而在塩田城內的五百餘的足輕，在真田幸隆的指揮下，向武田信玄的本陣進發。
七月五日，武田軍攻擊北安曇郡的小谷城（現今小谷村），並且奇兵特襲攻占越後的糸魚川的要衝地方，此地的占領使謙信的後方支援斷絕有著具威脅性的軍事戰略，
八月，上杉軍一萬兵與武田軍二萬三千兵在長野若規的上野原發動對戰，最後在長尾政景的援軍下，上杉謙信突破糸魚川的武田軍的進攻，返回越後，而武田信玄經過上野原之戰後，在善光寺平附近的勢力完全覆滅，使武田信玄的軍事布置被打破了。
八幡原之戰
八幡原之戰，在永祿四年（公元1561年）爆發，是五回合的川中島合戰中最激烈和悲壯的戰爭。說到川中島合戰中，很多人想起謙信與信玄的對決那一幅繪畫，但實際上，第四回川中島合戰，是日本戰國史上最具代表的激戰的，而且兩位在戰略和行軍調配上，都是平分秋色。
永祿四年八月十四日，在將二萬留守部隊在春日山城作防守之用，謙信親率一萬六千大軍在春日山城出發，翌十五日，到達善光寺，並且將三千兵留守作兵站基地，作日後退兵和補給的支援，而主力部隊則繼續南下，翌十六日，在川中島南部的妻女山建立本陣，而在東北約三公里便是武田信玄的海津城，由高坂昌信的二千兵防備著。
八月二十九日，武田軍撤離茶臼山的本陣，渡過千曲川，往海津城移動，企圖引誘謙信率兵行動，並且在上杉軍的側翼攻擊下去。但上杉軍卻沒有任何動靜，沒有主動出兵維護補給和退兵路線，戰事再陷入膠著狀態，由對峙至今，兩軍沒有任何衝擊，
九月九日，重陽節的當天，武田信玄為了制訂戰略方案，於是在海津城召集諸將開軍事會議，信玄的軍師山本晴幸向信玄提出以下戰略，他說：“兵分兩路，先派遣別動隊迂迴行軍，在上杉軍的背後發動奇襲，迫使上杉軍往川中島逃走，而主力部隊則在川中島迎頭痛擊上杉軍，使兩軍前後夾擊，方為有效地消滅謙信軍。”準備奇襲妻女山的別動隊由高坂昌信為主將，馬場信房和小山田信茂為副將，率領一萬二千大軍在午前零時從海津城出發南進，並且在途中轉右，向上杉軍的右翼進攻。而信玄親率其餘的八千士兵往川中島迎擊上杉軍，在午前四時，從海津城的往廣瀨出城，渡過千曲川，往八幡原進發。
但是上杉謙信提早率兵下山。在九月十日午前二時，在敵軍的密布下，一萬二千大軍浩浩蕩蕩地下山，然後渡過千曲川，往八幡原進發，而上杉謙信調配甘粕近江隊一千兵留守妻女山。在此同時，武田軍主力部隊已經在川中島等待上杉軍的來臨，而武田別動隊亦準備攻擊妻女山的上杉軍，戰事隨即爆發。
決戰當日在九月十日早上開始，在川中島一帶泛起一陣陣的濃霧，在濃霧之下，武田主力部隊正在等待別動隊攻擊妻女山的訊息，而作戰計畫亦準備在午前六時攻擊上杉的軍隊，但是妻女山的訊息沒傳來，卻遇到了上杉軍主力。
上杉軍以車懸之陣對峙，信玄看到之後，命令諸將們改變陣形迎擊上杉軍，信玄大喊：“準備，鶴翼之陣！迎擊！”武田軍轉變了鶴翼陣形，隨即不斷地橫向擴展，形成了包圍上杉軍的陣形。實戰經驗豐富的信玄瞬間作出判斷，使武田軍在士氣低落下，作出適當的布置陣形，使武田軍的士氣鼓舞起來。另一方面，上杉軍的“車懸之陣”以車輪鏇轉的動態，全軍作出圓形的轉動，然後每支部隊則輪流攻擊武田軍，令到武田軍陷入攻非攻、守非守的劣勢。戰鬥的開始，占上風的上杉軍慢慢向前推進，山縣隊與杮崎隊的對決，杮崎三百兵的奮戰，擊破山縣隊的攻勢，令到武田軍不斷向後退，上杉軍的其中三隊部隊正在武田信繁部隊面前，信繁抱著必死的戰意，抵擋著上杉軍的攻勢，而信繁的部下縱使受傷亦極力奮戰。信玄此時向諸將說出振奮軍心的訊息：“諸隊必抱著戰死沙場的決心，縱然別動隊不能救援我們，但也要奮戰到底，願我們能取勝。”而攻擊妻女山的別動隊卻遭到甘粕隊的拖延，使合擊上杉謙信的受到極大的阻礙，在信繁與上杉軍亘相攻擊時，其中一支上杉部隊在大霧中辨認了武田軍大將是信繁，並高呼武田信繁的位置，其餘的上杉部隊聽到後，向著信繁部隊進攻。而武田信繁則馬首是瞻，向上杉軍突擊下去，其英勇奮戰將上杉軍的攻勢逐一擊破，但是上杉軍的攻勢一波接一波，最後信繁部隊亦漸漸被包圍，而諸角虎定支援信繁，更在他面前迎敵，最終他和武田信繁相繼被上杉軍討死，武田信繁和諸角虎定戰死的訊息傳到本陣後，武田信玄悲痛不已。山本勘助明白此戰是啄木鳥戰法的失敗導致而成，令到武田軍陷入苦戰，勘助抱著戰死的覺悟，為此戰的失敗負責。而原隼人佑昌胤察覺到勘助的動態，並勸阻他的行動，但勘助沒有理會，然而立刻殺入敵陣，踏上戰死的命途。而根據《武田三代記》記載著勘助的結局是“山本勘助晴幸入道鬼齋，今日的戰術被識破，我方諸將各一迎敵而被討死，而我們正等待西條山（妻女山）先方的歸來，痛定思痛，決定策騎深入敵陣，前後左右都是敵軍，勘助殺傷敵方七名騎兵，殺死敵方十三名騎兵，最終被敵軍討死。”
武田主力部隊在川島與上杉軍激戰中，在妻女山的別動隊被甘粕近江部隊拖延時，從川中島方向傳來兩軍亘戰中干戈發出響亮的聲音，別動隊聽到之後，高呼吶喊之聲，振奮軍心，並奮戰不懈力求突破，而甘粕近江部隊的一千兵頑強抵抗下，最終別動隊成功突破攻勢，朝向主戰場進發，最後，在上杉軍的側翼猛烈地攻擊下去，此時為午前十時至十一時之間。一面倒的戰況突然間完全逆轉，武田主力部隊在別動隊攻擊下，全力反擊，在激戰之間，初鹿野忠次、油川彥三郎信連、安間弘家和三枝守直等勇將相繼戰死，幸運地，武田軍猛烈反擊成功了，迫使上杉軍往川中島北部撤退。
第四次川中島合戰，在整個五次戰役中占有絕對重要的位置，因此也有人單獨把第四次川中島合戰叫做川中島合戰。這一戰，雙方皆意外傷亡慘重，一般戰役的傷亡人數很少超過三分之一，因為一旦超過就會士氣動搖，軍心渙散。可是這場川中島之戰，上杉軍陣亡三千一百多人，傷兵六千人，傷亡率高達百分之七十二。武田軍戰死四千五百多人，受傷超過一萬兩千多人，傷亡率高達百分之八十八。以最後結果看，說武田軍獲勝或許可以接受，但武田在這次戰役損傷實在太慘烈，如果再從“卓越的大將不應輕易讓優秀部下喪命“的立場出發，信玄折損了武田信繁、諸角虎定、山本勘助諸多名將，這場勝利似乎應屬於上杉政虎，他手下的主要大將都沒有在這一戰役中喪生。
鹽崎之對陣
天與地永祿七年，武田信玄派遣密使，誘使會津黑川城的蘆名盛氏出兵越後，而武田信玄則從川中島往春日山城出發，實行夾擊上杉領地。三月十八日，武田軍抵達信濃與越後的邊境，並且攻擊要點野尻城（現今上水內郡信濃町），而越後因領內動湯不安，武田軍藉此繼續攻入越後，侵略村落。而蘆名盛氏也在四月出兵越後，攻擊越後菅名莊（現今新潟縣五泉市），得知情報的上杉謙信從關東慌忙地退兵，最後擊敗了野尻城的武田軍，使武田信玄的計畫告吹。
不久，飛驒國的櫻洞城（現今岐阜縣益田郡荻原町）城主三木良賴和廣瀨高堂城（現今同吉城郡國府町）城主廣瀨宗城的爆發鬥爭，而武田信玄也牽涉其中，高原諏訪城（現今吉城郡神岡町）的江馬時盛表態支持廣瀨宗城，而他們更向武田信玄請求支援和依賴。而且三木良賴和江馬時盛的兒子輝盛也向上杉謙信請求支援，一場小國內的小鬥爭，演變成武田和上杉兩雄的爭鬥，武田信玄派遣山縣昌景支援廣瀨宗城，而越後上杉軍也支援三木良賴。武田軍入主飛驒國，開拓了機會攻擊越中等地，更可藉此在越中和信濃夾擊上杉謙信。聰明的上杉謙信知道這個腹背受敵的危機稍處理不慎，不單是保護不了春日山城，嚴重的將招致滅亡。上杉謙信也下決定，再度在川中島和武田信玄決戰。
上杉謙信在永祿七年七月下旬，從春日山出發，二十九日抵達善光寺，八月一日，在更級八幡社（現今更埴市）祈求消滅信玄。八月三日，渡過犀川，並在川中島布陣。翌日，向常陸的佐竹義昭發出書信，信中要求佐竹義昭能夠出兵牽制北條氏康的軍隊，以方便他從川中島進入上野國、武藏國。而武田信玄的信濃軍從塩崎城出發，雙軍在川中島對峙六十日，不分勝負，如此同時，在關東的上杉勢力．下野佐野城的佐野昌綱突然變節，反叛上杉謙信，向北條氏康投降，使上杉謙信計畫打破，最後退兵回飯山城，修補城池的防備，以防信玄的入侵，在十月一日，退兵回春日山城，謙信的退兵，代表著長達十一年的川中島合戰終於畫上句號。而信玄也繼續漫長的征戰歲月。
戰爭總結
經過五次川中島之戰後，武田信玄鞏固了北信濃，再也沒有繼續向北進軍越後進而占據東方沿海地區的戰略企圖。武田信玄被迫向東海道方向的美濃、上野方面發展。在今川義元敗亡於桶狹間之戰後，撕毀甲駿相三國同盟，開始攻略駿河，目標轉向上洛。上杉謙信也被迫將擴張的方向轉向越中，全力進攻關東。
由戰略層面分析，戰後數年間，武田家在關東方面取得主動權，上杉方據點如武藏松山城、上野箕輪城等一一遭其攻破；上杉謙信則未再出兵信濃，改在飛驒及關東方面與武田信玄角力，亦未有顯著成效，僅得在越中方面擴張其勢力。殆1569年信玄駿河攻略成功，終於迫使“相越同盟”成立，上杉、北條必須聯手對抗武田。因此，前一階段雙方以北信濃為中心的對抗，可視為以武田方的戰略勝利告終。
後世評價
新田次郎，在《武田信玄》中便描寫為信玄本軍和支隊會合前是上杉軍勝利，會合後是武田軍勝利。新田次郎之所以這樣認為是因為在此次戰役之後，上杉實力徹底被趕出川中島，而判斷信玄獲勝。
喜愛政虎的作家海音寺潮五郎則因為政虎最後砍了那三刀，而斷定是上杉謙信獲勝。
相關爭議
啄木鳥戰法
從生物學來說，啄木鳥是以吃樹里蟲子為生的。啄木鳥吃蟲的時候，一般都先在樹上找到一個小口(或者是啄出來一個)，然後在樹的另一面狠命啄，這樣蟲子就會因為害怕而從這個小口中逃出，這時候，啄木鳥只要在這邊一等，就會等到豐厚的美食。
山本勘助這次的主要想法，也與此類似，先是派出別動隊從後山繞過去攻擊上杉軍，迫使他們下山，再派出軍隊在其退路上設伏，一定能夠擊潰上杉軍。
這一計可以說十分巧妙，既能夠避免與上杉軍在山上的決戰，又能夠儘可能地發揮自身的優勢。信玄看後異常高興，當即決定採取這一計策，並開始著手分配軍隊配置，最後的軍隊配置表大致如下。
本陣配置
主將：武田信玄。
主要將領：武田信繁(信玄的弟弟)、武田義信(信玄的長子)、諸角虎定(武田信繁的老師)、山本勘助等。
兵力：8千人。
別動隊配置
主要將領：高坂昌信、馬場信房、真田幸隆等。
兵力：1.2萬人。
最後還要說一句，由於山本勘助此人存在與否有很大爭議，所以很多人也認為此計策是信玄本人想出來的，也有人說是另一著名戰將馬場信房所設計。最近幾年，不少學者開始對第4次川中島之戰的真實過程持懷疑態度。據現場考察，妻女山的後山地形極其陡峭，很多地方只能容納一個人通過。而且那個時代的晚上，照明基本靠月亮，很難想像1.2萬大軍能夠在晚上如此輕易地行軍，所以是否真的有“啄木鳥戰法”還有待考證。
山本勘助
山本勘助在《甲陽軍鑒》一書中被描述為武田信玄的軍師，書中將其描述為一個瞎了一隻眼的跛子。不過在近代，許多日本史學家提出了質疑，典型的就是實證主義史學家田中義成認為《甲陽軍鑒》一文不值。除了這本書以外，關於山本勘助當時未見有其他記載，所以認為山本勘助是一個虛擬的人物。但是20世紀60年代以來，許多新發現的史料證明，山本勘助確有其人，只是”軍師“之名卻是後人附會。
看破戰術之謎
按照計畫而定，信玄的計謀使謙信難以察覺。但最後卻失敗了。一般說法是武田軍在準備戰事前，為士兵充飢，海津城內升起炊煙，使謙信識破了信玄的突襲計畫而提早拔營下山。上杉的哨兵道：“信玄的今夜行動將以兵分兩路，一隊在妻女山發動襲擊，一隊將在八幡原封斷我軍的退路。”獲悉訊息的謙信迅速地作出行動，向士氣低沉的士兵說了鼓舞的話：“時機已到，我們要殺出重圍，返回家鄉越後。”士兵聽罷後，馬上重拾士氣，而上杉軍能在深夜中撤兵而不被武田軍發覺，是用紙制武田軍的旌旗來欺騙武田軍。
在武田方準備實施啄木鳥戰術，埋鍋做飯，準備軍糧的時候。上杉謙信從炊煙之中，得出了武田將要發動總攻的信號。然後主力悄悄下山，直奔八幡原。然而，上杉謙信如果知道此時武田信玄就會在八幡原呢？這一戰可以說是決定了雙方生死之戰，如果失敗，兵力處於劣勢的上杉，絕對沒有安然撤退的機會。武田必會趁勝侵入越後，此時上杉應該求穩才對。這也是山本勘助提出啄木鳥戰術的原因之一。然而上杉主動出戰，且主力直指武田信玄本陣所在，後世歸因於謙信驚人的判斷力。然而這終究只是猜測，是誤打誤撞，還是武田軍有內鬼，有待於更多史料的發現。
車懸之陣
有史學家質疑上杉軍是沒有可能運用了車懸之陣作戰，質疑一是上杉軍剛從妻女山下山往川中島推進，以縱形的列陣行軍，並立刻在八幡原改變陣法，施以車懸之陣連番進攻武田軍，對於上杉軍來說，“車懸之陣”是新式戰法，上杉軍在訓練該陣法上仍然是新手階段，要連番進攻武田軍，並使武田軍陷入劣勢下是非常困難。質疑二是根據《甲陽軍鑒》記載，武田軍的兵種布陣上，並非以騎兵布置，而是每隊都以槍兵為前列，鐵炮隊為中列，最後才是騎兵隊。以上杉謙信的優秀軍事戰略的智識，以車懸之陣能夠成功擊破武田軍的鶴翼陣，機會率是頗微。但是為什麼上杉軍仍然以壓倒性的優勢攻擊武田軍？原因是武田軍估計不到上杉軍洞識他們的隱匿行動，並且迅速攻擊武田軍，使他們措手不及迎擊，失去了主攻的優勢。根據《武田三代軍記》記載，最早的衝突是上杉軍的杮崎和泉守的二千部隊先攻武田軍，而武田軍的山縣昌景和內藤昌豐防守著其進攻。另一說是杮崎隊進攻武田信繁，然而信繁抵擋不住杮崎的突擊，最終使兩軍亘相攻擊，開啟了史上最悲壯的川中島合戰，此時為午前七時半。
後世紀念
川中島古戰場
川中島古戰場川中島古戰場雖名為“戰場”，但此地並未發生戰爭。其名源於它地處武田軍勝利的八幡社境內，周邊農田中散布敵方將士首冢、“三大刀七大刀遺蹟”的石碑（大正時期建造）。實際上，雙方交戰的最前線距此地2～3千米。現南長野運動公園（相傳山本堪助葬身於此，墓地設於流經八幡原史跡公園東側的千曲川對岸）和國道18號西側存有“合戰場”的地名，因此被認為是兩軍激戰的最前線。
川中島古戰場於1969年NHK大河劇《天與地》播出前後開始修建公園。在八幡原史跡公園內開展遷移石碑、樹立銅像（武田信玄手持軍配，抵禦上杉謙信的劍）、建設長野市立博物館等工程。該博物館還獲得了1981年日本建築學會獎，併入選“全國公共建築百選”。
現已鋪設連線善光寺和上信越道長野IC的縣道，此地也成為了觀光景點，八幡神社參道兩側遍布特產店。於八幡社的鳥居前可遠眺妻女山（相傳上杉謙信曾在此布陣），背靠姨舍山。據當地民眾稱，當地組織了“川中島合戰解說會”志願者組織，為遊客講解甲越合戰。
藝術作品
文學作品
上杉謙信
《上杉謙信》是日本歷史小說巨匠海音寺潮五郎創作的關於上杉謙信的一部小說，作者以恢宏而不失溫婉的文學筆觸，勾勒了一代戰國名將的傳奇人生，文筆洗鍊，刻畫人物細緻，尤其用大量的筆墨來描繪了川中島之戰，戰爭場面大氣，令人有身臨其境之感。
電影作品
天與地
《天與地》大河劇
天與地
《天與地》