北条氏康将所率援军分为四股，其中一股由多目元忠统率做为预备队，自率其余三队，向河越城外的上杉军阵营发动突袭。他命令手下的人丢盔弃甲，悄悄绕到敌方身后。为了区别敌我双方，北条方全军士兵佩带白色标志，暗号为“海”和“龟”，为了不影响战士的行动，还特意制定了击毙敌人后不许取其首级的规定。
城墙上点燃了一支火把，见到暗号的北条氏康身先士卒冲在前面，大道寺、笠原、远山、富永等氏康麾下的北条武士则立刻率军跟随冲入位于柏原的山内上杉宪政军本阵里，上杉军在北条军安静迅速的突袭下陷入混乱。
河越城中北条纲成见奇袭开始，纲成身后背着“地黄八幡”旗，用刀斩断城门的闸栏道：“八幡大菩萨会在战场上护佑我们，众人跟在我的‘指物旗’后面杀光他们”！纲成队对足利晴氏的阵地发动了急袭！
此时，夜光笼罩着的武藏野大平原上，箭矢飞梭，刀枪挥舞，血染红了土地，这里仿佛一下子变成了修罗炼域场。联盟军因为氏康已经提出和议的请求，战意全无，军心涣散，骄傲轻敌，在这完全意想不到的夜袭之下被打得狼狈不堪。扇谷上杉氏麾下有名的勇将难波田弹正奋勇拼杀，抵挡着北条军的突袭，希望难挽回败局，他就像一个战神一般在城门口附近奋战着，最终他箭矢用尽、刀枪折断，跳入东明寺口的古井中身亡。难波田弹正的儿子隼人佐以及所率领的三千余上杉军也全部战死。
北条氏康杀红了眼，上杉家的兵士不断倒在他的身下，氏康一路不停朝敌方深处杀去，周围的敌人越来越多，俗话说双拳难敌四手。多目元忠为了唤回深入追敌的北条氏康，擅自下达了紧急撤退的指令，北条氏康也因此保住了自己的性命。
此战下来上杉朝定以及家老太田资赖也双双战死在乱军之中，从此扇谷上杉氏的家名断绝，扇谷上杉氏经此役而灭亡。山内上杉氏的上杉宪政逃往古河公方的足利晴氏处避乱，结果北条纲成很快攻占了古河，宪政再次逃亡到了平井城。
北条氏康通过此战有了“相模雄狮”的威名，自此已再无任何关八州之大名可以对抗北条家了，历经六个多月的河越战争就此结束。
这一次合战就此决定了关东地区的基本支配形势。原本臣服于上杉家的松山城、钵形城等附近的小城池就投降于北条氏了，另外多摩郡泷山城的大石氏、秩父郡大神山城的藤田氏也都望风而降了。此后北条氏康乘胜追击，攻克了上杉宪政最后赖以栖身的平井城，上杉宪政最终逃向了越后国，至此关东地区全部掌握在北条一族手中了。上杉氏至建长四年先祖重房公从下向随宗尊亲王就任镰仓将军，在关东地区立业生根以来，经南北朝时期、室町时代都战国初期一直都是颇具有实力的名门望族，可是现在却到了几乎快要灭族的困境之地。
接下来北条氏康攻占下总国古河城，俘虏古河公方足利晴氏，迫其隐居，并绕过其嫡男藤氏，由与后北条氏有血缘关系的另一子义氏继任古河公方，借此取得统摄关东地方的名义。
从平井城中逃亡出来的上杉政宪后来到了越后长尾家，为了换取长尾景虎的支持攻灭后北条，复兴上杉一族恢复关东的秩序。承诺事成以后即以上杉家名、关东管领之职，以及世传的御旗、文书相赠。长尾景虎后来在鹤冈八幡宫举行了关东管领的正式就职仪式，接受上杉宪政的“上杉”姓和“政”字改名为上杉政虎（同年十二月又受将军足利义辉赐予一字而称“辉虎”），元龟元年（1570年）在春日山城脚下的林泉寺祈祷平定越中，得该寺高僧宗谦的一字而改法号“谦信”，这才是上杉谦信的由来，这些都是后话。
这时关东地方各大小势力，有的逐渐为后北条氏吸收，如武藏的太田氏、上总的千叶氏