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。