天正10年3月2日早朝、織田信忠軍による総攻撃が開始されました。織田軍は本丸を取り囲み、数で圧倒するものの、高遠城の城兵は盛信を筆頭に小山田昌成・大学助兄弟、諏訪勝右衛門ら精鋭が死兵となって迎撃。織田側にも多くの戦死者を出させる激戦となりました。
しかし、圧倒的な兵力差と城壁の突破により、正午過ぎには本丸へと敵兵が乱入。もはや城を維持することが不可能となった際、仁科盛信が見せた最期は後世に語り継がれる壮絶なものでした。
『信長公記』や現地の軍記物によると、盛信は敵兵が迫るなかで堂々と割腹。腹を十文字に掻き切り、自らの手で内臓を掴み出すと、天井や敵兵の群れに向かって投げつけたと記されています。享年26。自らの命を賭して織田軍の前に立ちはだかり、武田武士の気概を天下に見せつけた瞬間でした。
盛信の首級は織田信忠のもとへと送られ、その後、甲府の一条宿にて武田勝頼・信勝親子の首とともに獄門に晒されたと記録されています。
