長篠城は三河国（愛知県東部）と遠江国（静岡県西部）との国境に近い場所に所在し、東三河地域の平野部と山間部との境目であり、交通の要所でもありました。豊川と宇連川、崖地など自然地形は城の防備に活かされました。

永禄3年（1560）、今川義元の死後、今川氏・武田氏・徳川氏がこの地の争奪戦を繰り広げました。長篠城はこの地域を支配するうえで大切な場所であったことから、天正3年（1575）5月に長篠城を巡って「長篠・設楽原の戦い」が起こっています。この戦いは父・信玄の跡を継ぐことになった武田勝頼が15000の兵を率いて長篠城を取込んだことによって始まりました。

当初、武田の大軍に対して、長篠城の守備隊は500人の寡兵であったが、200丁の鉄砲や大鉄砲を有しており、また周囲の地形のおかげで武田軍の猛攻に持ちこたえていました。しかし兵糧蔵が焼失し、落城必至の状況に追い詰められた。そんな中、鳥居強右衛門（とりいすねえもん）が密使として夜間に放たれ、約65km離れた岡崎城の家康へ援軍を要請させることに成功した。 岡崎城には既に織田信長の率いる援軍30,000人が、徳川家康の手勢8,000人とともに長篠へ出撃する態勢であった。翌日にも長篠城救援に出陣することを知らされた鳥居は、この朗報を一刻も早く長篠城に伝えようと引き返したが、長篠城の目前で武田軍に捕らえられてしまいました。 最初から死を覚悟の鳥居は、武田軍の厳しい尋問に臆すことはなかった。鳥居の豪胆に感心した武田勝頼は、鳥居に向かって「今からお前を城の前まで連れて行くから、城に向かって『援軍は来ない。あきらめて早く城を明け渡せ』と叫べ。そうすれば、命を助け、所領も望みのままに与えてやろう」と取引を持ちかけた。鳥居は表向きこれを承諾したが、実際に城の前へ引き出された鳥居は、「あと二、三日で、数万の援軍が到着する。それまで持ちこたえよ」と、勝頼の命令とは全く逆のことを大声で叫んだ。これを聞いた勝頼は激怒し、その場で鳥居を磔にして、槍で突き殺した。しかし、この鳥居の決死の報告のおかげで、援軍が近いことを知った貞昌と長篠城の城兵たちは、鳥居の死を無駄にしてはならないと大いに士気を奮い立たせ、援軍が到着するまでの二日間、見事に城を守り通すことができたといいます。

信長軍30,000と家康軍8,000は長篠城手前の小川に沿って丘陵地が南北に連なる設楽原に着陣。 信長はこの地形を利用し、30,000の軍勢を敵から見えないよう、途切れ途切れに布陣させ、小川・連吾川を堀に見立てて防御陣の構築に努め、さらに馬防柵を設け、武田の騎馬隊に備えました。

一方、信長到着の報を受けた武田陣営では直ちに軍議が開かれた。信玄時代からの重鎮たちは信長自らの出陣を知って撤退を進言したといわれているが、勝頼は決戦を行うことを決定し、長篠城の牽制に3,000ほどを置き、残り12,000を設楽原に向けました。これに対し、信玄以来の古くからの重臣たちは敗戦を予感し、死を覚悟して一同集まり水盃を飲んで決別したという。

武田軍が織田・徳川軍を攻撃して始まった設楽原の戦いは昼過ぎまで続いたが、織田・徳川軍から追撃された武田軍は10,000名以上の犠牲を出した。織田・徳川軍の勝利で合戦は終結した。

勝頼はわずか数百人の旗本に守られながら信濃の高遠城に後退した後に甲州へ帰国しました。

長篠における勝利、そして越前一向一揆平定による石山本願寺との和睦で反信長勢力を屈服させることに成功した信長は、「天下人」として台頭し、徳川家康は三河の実権を完全に握り、遠江の重要拠点である諏訪原城・二俣城を攻略していき、高天神城への締め付けを強化しました。 武田氏は長篠の敗退を契機に外交方針の再建をはかり、相模後北条氏の甲相同盟に加え、越後上杉氏との関係強化や佐竹氏との同盟（甲佐同盟）、さらに関東諸族らと外交関係を結んだが、天正10年（1582）3月、織田・徳川連合軍による武田領国への本格的侵攻により、武田氏は滅亡した。

天正4年（1576）長篠城は廃城になりました。