随着幻庵馆、王城山城等地皆控制住局面之后，景定便下令联军各部准备对小田原城进行最后的强攻。
北条氏康在获知夜袭联军本阵失利，甚至还折损了重臣多目元忠后，在忧惧之下病逝。
北条氏政这时才想与上杉家进行停战议和，以保全家名的存续。
然而，把持着上杉家大权的景定，因自己笔头家老八条春纲的阵亡, 拒绝与北条家进行停战议和，直接将北条家派来的几批使者全部斩首示众。
与此同时，先前作为间者的山内俊胜趁着小田原城守军急剧减少之际，从城内翻墙逃出。之后，在中条藤资派人护送下抵达联军本阵高丽寺山。
山内俊胜立即将城内的情况一五一十的告知上杉政虎与八条景定，随后上杉政虎和八条景定认为事不宜迟, 便下令各部将先前在足柄城之战讨取的今川、武田联军的首级，以及北条家派来夜袭被讨取的北条军首级带到小田原城外展示。
守卫小田原城总构的北条军看到这些触目惊心的大量首级后，士气瞬间跌落谷底。
天文十一年, 十一月三日，联军正式对小田原城展开攻击。
见联军发起进攻后，北条氏政在惊慌之下，急忙派遣夜袭失败逃回的重臣大道寺周胜和荒川丰前守二人前去组织总构的守军进行抵御。
尽管到了最后关头，大道寺周胜和荒川丰前守二人率两千余城兵于总构竭力抵御联军的攻击。可北条军，兵力寡少，伤亡惨重，死尸相枕，一片狼藉。
而联军这边的有力武将太田资正、柿崎景家、中条藤资、色部胜长、加地春纲、安田长秀等人虽然身中流矢，但仍然血战不已。
甚至越后上杉家家宰八条景定都不畏枪林弹雨，亲临一线督战，更是振奋了联军的士气。
从早晨一直战至近午时，浴血奋战的只剩下百余城兵，其中荒川丰前守身被数创仍力战不息。最终, 北条军因寡不敌众, 以及北条氏政没有及时发兵支援后, 导致全军覆没。
在大道寺周胜和荒川丰前守二人也先后被讨取后，小田原城外围的总构也被联军完全突破。
城内的上万名领民见总构被联军完全突破之后, 皆士气不扬、抱戈不战，完全没有任何抵抗的心思，大量向联军投降。
特别是北条家的铁炮众吉田新左卫门，直接带着百余名手持铁炮的足轻不战而降。
就这样，联军异常顺利的直抵小田原城三之丸的大手门外。
先前柿崎景家、中条藤资、色部胜长等部就连夜赶工制造了一批云梯，其中柿崎景家之子柿崎佑家在攀上云梯后就带着几名骁勇善战的武士打开了三之丸的大手门，放大量上杉军鱼贯而入。