背景
天文19年（1550年）7月武田晴信攻占了信濃守護小笠原長時的主城林城，開始信濃北部和東部的攻略。同年9月展開對北信濃大名村上義清的外圍砥石城的攻擊。如果攻下砥石城村上家將失去東信濃的防禦依靠而不得不收縮防線。武田晴信在天文17年（1548年）上田原之戰中曾被村上義清打敗、因此這也是一次復仇之戰。
戰鬥經過
砥石城雖然是座小城但是十分險要、東面和西面是絕壁、只能從東南方向的懸崖攻城。武田軍有7000人、守城士兵只有500人。其中半數是天文16年（1547年）被武田晴信屠城後的志賀城殘兵、士氣十分高昂。
9月9日、武田軍橫田高松的部隊開始攻城。守城士兵對攀崖的武田軍以落石和沸水予以痛擊，橫田高松陣亡，武田軍不得不後撤。
9月11日、武田軍由小山田信有率領再次攻城、同樣被擊退、小山田信有身負重傷於天文21年（1552年）去世。
從兵力上看武田軍占有絕對的優勢、然而防守士兵依靠砥石城險要的地理一次次擊退了武田軍。武田軍在苦戰攻城之時、村上義清親自率領2000人馬從葛尾城趕來支援、致使武田軍面臨前後夾擊的危險。在判斷戰況對己不利的情況下武田晴信及時下令撤退。、村上軍緊跟其後拚命追擊、武田軍以死傷近千人的大敗而收場、武田晴信自己也在影武者的掩護下而倉皇逃脫。
結果
上田原之戰同村上軍的交手有損失重臣的重大犧牲，因此戰略上屬於失敗，但至少在戰術上還算平手。而砥石城之戰應該說是武田軍的完敗。從兵力上講、7000武田軍的對手不過是2500人的村上軍、結果村上軍沒有什麼損失、而武田軍方面武田二十四將之一的橫田高松陣亡，小山田信有重傷，此外還折損兵將1200人。
在武田晴信的軍事生涯中、砥石城之戰是最大敗仗。因此被稱為「砥石崩」。武田晴信的戰績是49勝20平9敗、2次敗仗是輸給村上義清，這是武田晴信最大的對手上杉謙信也未曾做到的。
天文20年（1551年）在武田晴信的部將信濃先方眾真田幸隆的計謀下、砥石城終於落入武田軍手中。村上義清的勢力也由此衰退、天文22年（1553年）村上義清和高梨政賴等人逃往越後國投奔上杉謙信。川中島合戰的序幕被拉開了。
