中午十一时左右，德川家六万七千军势抵达桧原南侧，由于事先得知秀保已经率领五万七千人从福泉寺本阵出发，赶来支援小桧山的结城、毛利两军，为防止战斗中遭受秀保突袭，德川家康命令前锋本多忠政暂停对结城秀康的进攻，而是退回本队，摆出鱼鳞阵应对即将到来的决战。
毛利秀元从山上望见德川前锋后撤，便猜测秀保的军势即将到来，他将此消息通知山下的结城秀康，让他坚守阵线，等待秀保支援；同时，他还派遣家臣前往山上的吉川广家阵地，要求其交出兵权，与秀元、秀康一道对抗德川家康。
吉川广家是毛利家中的亲德川派，他对毛利秀元不顾辉元命令，突然倒向秀保一侧本就心存不满，此时又接到他要求自己交出兵权的指令，顿时怒不可遏，将使者哄下山去后，立即召开军议，决定率先向山腰的毛利秀元军势发起进攻，以策应山下的德川军。
“据细作禀报，此番右府仓促应战，只集结了五万七千人便赶来与右府决战，右府可是有六万七千军势，整整多出一万，且都是德川家直属军势，岂是右府乌合之众可以相提并论的？我广家决定站在内府一侧，也是为了毛利家的家业考虑，秀元小儿不顾安艺殿的指令执意加入右府麾下，这般逆臣岂能让吾等臣服？”说罢，吉川广家下令大军整饬军备，只要山下战斗打响，立即冲下山与毛利秀元开战。
就在秀保率领包括五色备在内的五万七千大军开赴桧原前线时，另有两支军势也在心急火燎地南下增援。
在撤到表町的福岛高吉的威逼下，真壁氏干被迫率领三千佐竹军与六千福岛军合流，以福岛高吉为总大将，立即南下赶往桧原支援秀保；而榊原康政则是听从小早川秀秋的建议，率领七千德川军奔赴古川神社，准备从后方增援德川家康。如此一来，包括结城、毛利两家在内，丰臣军总兵将达到七万八千人，德川方的军势则是七万七千人，双方势均力敌，此刻谁胜谁负都难以预测。
按照德川家康的部署，鱼鳞阵最前方的是本多忠政率领的五千旗本，其右翼由近及远分别是酒井忠次之子酒井家次八千人，奥平家昌五千人，大久保忠邻之子大久保忠常四千人；左翼为井伊直政的四千赤备和四千旗本，鸟就忠政的五千人，内藤正成的四千人，上述队伍组成第一道进攻防线，在其身后，则是由渡边守纲两千、本多忠胜三千、水野忠政三千组成的支援集团，在支援集团的身后，是由大久保忠佐率领的三千旗本做为防守家康本阵的最后一道放线，而德川家康本人则是和军师本多正信、大久保忠邻布阵在最后，率领一万七千人压轴出场。
得知德川军在桧原之前摆出鱼鳞阵严阵以待，高举盘龙三重金伞的丰臣军则是在藤堂高虎的建议下摆出鹤翼应战。
作为总大将，秀保直属的一万五千军势在桧原西口驻扎，其余军势则进入桧原布阵，其中藤堂高虎的五千军士作为鹤翼阵的中心布置在桧原最西侧么，既能护佑秀保本阵，又能起到指挥全军的作用。在藤堂高虎的北侧，由近及远一次是岸田忠之等大和众三千人，赤座吉家、北条氏盛、细川忠兴做成的近畿军团五千四百人，福岛正则的九千人；高虎南侧则是河尻秀长的美浓众四千人，那须资吉四千人，京极高次六千人，其中京极高次代替结城秀康驻扎在小桧山脚下，使得后者得以与随后赶来的蜂须贺家政合兵九千，作为前锋对阵本多忠政。
截至中午十二时，两方人马在桧原一带布阵完毕，稍前，德川家康接到榊原康政派遣的使番禀告，得知小早川秀秋独自在歌川庄抵挡川北的丰臣军，而榊原康政也正火速赶往桧原与德川军汇合。令德川家康想不通的是，歌川庄据此只有十余里，榊原康政为何迟迟没有赶来，出于对榊原康政的担忧，他立即派遣斥候沿着小路向歌川庄一带探查。
没成想，斥候刚派出一刻多钟，便听见桧原以北数里外的山间想起一阵厮杀声，这声音犹如平地惊雷，不仅吸引了德川军的注意力，也让秀保嗅出了一丝不详。
就在此时，一名背插沢瀉紋旗指物的斥候策马飞奔至秀保本阵，禀告秀保福岛高吉率领的九千军势在前来支援的路上遇到了同样南下的榊原康政部七千人，两军于桧原以北的汤川旧道一带交锋，凭借兵力上的优势以及不动备的迅猛攻击，榊原康政所部已经不支，正准备沿着旧河道向西逃窜，福岛高吉不愿放其逃回德川军据点，便一路追击，目前已在福岛正则与大久保忠常两军中间偏北的汤原遭遇。
福岛高吉觉得德川家康不会舍榊原康政不顾，定会派遣大久保忠常前去搭救，秀保正好可以借此机会命令兵力上占优势的福岛正则率先发动袭击，击溃实力较弱的奥平家昌后直捣德川家康本阵，即便不能一战结果家康，也能彻底扰乱德川军的阵型，为丰臣军的后续攻击创造条件。
这一计谋看似可取，可秀保明白，这将陷福岛高吉于险境，若是福岛被德川军击败，对本家的军心也是有一定的动摇，因此，他传令给福岛正则，监视对面大久保忠常部的一举一动，若是其前去增援榊原康政，福岛正则也立即投入战斗。如此一来，在汤原的这个分战场上，丰臣军将达到一万八千人，德川军却只有一万一千人，凭借绝对优势消灭德川军后，两支福岛军仍可以按照福岛高吉所想，从北侧突袭家康本阵，达到预定效果。
凭空又开辟出汤原这样一个分战场，这让准备击中兵力对抗秀保的德川家康和是愤懑，但正如福岛高吉所想，即便有一百个不愿意，德川家康还是准备派遣军势支援榊原康政，不过为了提防福岛正则的九千军势，他并未派遣出于前阵的大久保忠常参战，而是命令处于支援集团的渡边守纲、水野忠政两部六千人从大久保身后绕到汤原支援榊原康政，如此一来，秀保必定大惊，进而派遣福岛正则参战，这就会给德川军一个突击秀保本阵的突破口，起到先发制人的目的。
约莫十三时，奉命支援的渡边、水野两军从小路抵达汤原，对正在追击榊原康政的福岛军展开攻击。面对突如其来的援军，福岛高吉确实有些惊讶，但是凭借不动备的铁炮三段击，并未让德川军取得太大优势，相反，在这些跟随福岛征战过朝鲜的老兵面前，连续遭受截击的榊原康政部出现了瓦解的趋势，榊原康政本人不得不脱离行将崩溃的前阵赶往后方，向渡边守纲部抽调兵马再返回增援。