武田晴信在春耕之后尽发领內之兵，几乎倾巢而出，大举攻入信浓佐久郡。
面对武田军的大举袭来，兵力寡少的大井贞清並不敢主动出击，只好一味的笼城固守，並派遣使者前往村上家、山內上杉家求援。
然而，在武田军异常凌厉的攻势下，相继攻落了根井城、道本城、医王山城、长土吕城、森山城、广户城、燕城、耳取城、岩尾城、小诸城等诸多城池兵砦，並討取了大井弹正忠、耳取骏河守等诸多大井一族武將。
与良城城主与良筑后守、小诸城城主大井高政（小诸忠成、大井忠成）等人见势不妙，更是不管大井贞清的死活，先后向武田军主动开城投降，以此来確保家名存续。
很快，武田军就在大井高政、与良筑后守等人的引导下兵临內山城外。
不过，武田军倒是並没有立即对內山城发起猛攻，而是切断了內山城与外界的一切联繫，並將內山城重重包围起来。
由於援军的到来遥遥无期，大井贞清每天只好站在太原城墙上望穿秋水地等待。那时的他，只看到城外武田军南、北两个方向往来不定地进行调兵遣將，感到心急如焚。却不知佐久郡境內大部分的城池兵砦不是被武田军攻落，就是向武田军开城投降。
內山城已经危在旦夕。
终於，在一个月后，城南来了一队武田军骑马武士，送来武田晴信的最后通牒，以告知內山城的守军，志贺城、平原城、根井城、道本城等地的援军全被击退或歼灭，並督促大井贞清儘快开城投降。
虽然武田家的话不值得听信，但內山城被包围了一个月以来，一个援兵也没有杀至城下，所以就导致“闔城之人，愈更忧疑”。
因为內山城的守军之中还夹杂著不少周边领民，所以就导致內山城的粮草很快告罄，守军只能煮食浮萍、树皮、草糠等物充飢，勉强度日。城中生病的人更是无药可医，只能苟延残喘。
大井贞清见此惨状心中不忍，开始动摇起来。
武田晴信採纳山本勘助的建议，派遣使者，將先前所討取的大井弹正忠、耳取骏河守等大井贞清一方武將首级送入城中，让大井贞清来亲自查验。
大井贞清在见到同族大井弹正忠、耳取骏河守等人首级后，战意全无，加上村上家、山內上杉家皆隔岸观火，不派遣一兵一卒前来支援自己。
最后，经过再三权衡下，大井贞清为了保全城兵以及协防领民的生命，被迫开城向武田军投降。
至此，信浓守护代家大井家灭亡。
战后，武田晴信因大井贞清出自信浓守护代家，故而没有对內山城大开杀戒，反而是进行安抚为主。
因为武田晴信將来还指望经大井贞清来调略小县郡的国人领主们。