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當島津軍殺到立花城下時，由於在巖屋城受到重創，全軍士氣極低。而就在這十餘日的時間裡，立花宗茂已作好了守城準備，島津軍的攻城遭到了頑強抵抗，損失慘重。九月，秀吉派出先頭部隊殺到九州島：

北路：黑田孝高為總大將，率領毛利軍兩萬五千人，進駐豐前，毛利輝元、小早川隆景、吉川元春也隨軍出征

東路：四國島軍隊以仙石秀久為總大將，包括仙石秀久所部一千人、十河存保所部三千人、長宗我部元親和長宗我部信親父子的三千人，登陸九州島東岸

吉川元春一直反對毛利氏向秀吉俯首稱臣，又因身患癌症，所以不願出征。輝元、隆景認為以毛利氏的實力已遠非秀吉對手，因此以“家族大義”勸說元春，並強拉著他參加了*軍。立花城下的島津忠長聞訊，倉皇退兵，立花宗茂趁機殺出城外，島津軍遭到追擊，死傷無數，巖屋城也順勢被大友軍奪回。

為了對抗聯軍，島津義久發兵兩萬；命島津義弘、島津家久分別從肥後、日向出發，進攻大友氏的豐後國。臘月初，合兵一處的島津軍攻下了大友氏的鶴賀城，守將利光宗魚雖率兵抵抗，但面對兩萬敵軍，也不得不率殘部撤退。鶴賀城位於府內城以南三十里，一旦失守，本城府內城危矣！倔強的利光宗魚趁島津軍不備，襲取了守備薄弱的鶴賀城，重新佔領了此城。義弘、家久惱羞成怒，重新圍攻鶴賀城，但這次卻沒有上次那麼順利，在死傷三千人後，仍無法登城。島津軍用猛烈的火槍射擊守軍，在城頭指揮的利光宗魚不幸中彈陣亡。失去主將的守軍無人指揮，鶴賀城危在旦夕。此時，宗麟已將家督之位傳給嫡子大友義統。義統見府內城的門戶即將落入敵手，急忙向距離最近的仙石秀久求救。秀久命令全軍八千人馬急速馳援府內城。與府內城一萬餘守軍合併後，大友、四國島聯軍近兩萬人馬迅速開到鶴賀城以北的戶次川北岸。家久急忙調整兵力，迎擊聯軍。島津軍三千人監視鶴賀城，佈陣於戶次川南岸的軍隊則分成三部：左翼五千人、中央三千人、右翼兩千人馬，家久本隊在梨尾山紮營。

兩軍對峙，四國島諸將召開軍議，仙石秀久道：“敵軍圍攻鶴賀城，損失慘重，士氣低落。吾軍士氣高昂，應趁勢一舉擊潰之。”十河存保道：“秀久公所言及是。”長宗我部元親道：“島津軍詭計多端，尤擅伏擊，貿然出兵，恐遭不測。待主力殺到，敵不戰而降矣。”秀久、存保兩人與元親本就不合，平時就對他愛搭不理，對其意見更是不理不睬。

臘月十二，大友義統率領一萬人馬留守戶次川北岸，長宗我部信親率軍一千首先渡河，仙石秀久、十河存保率領五千餘人馬隨後跟進，展開進攻。直到午後五時，四國島軍隊全部渡過戶次川。此時，有人來報：“右翼發現敵軍。”秀久放眼望去，只見島津軍二百餘人正在躍躍欲試，準備進攻。秀久笑道：“區區之敵，螳臂當車。”他立即命所部人馬殺了上去。島津軍見對方來勢洶洶，急忙敗退。秀久見敵軍不戰而退，喜不自勝，揮軍繼續追擊，信親、存保也率軍跟進，元親則在最後。

戶次川合戰雙方進兵圖

秀久一路追殺，好不痛快，忽然兩邊出現島津軍火槍隊，密集的彈丸向秀久所部射來，一時間硝煙瀰漫，死屍遍野。秀久大呼中計，策馬逃命，手下軍隊隨之潰散，島津氏的“釣野伏”戰術又一次成功地引魚上鉤。島津氏家臣伊集院忠棟、新納忠元分別率領三千餘騎趁勢殺出，結果可想而知，就像沖田畷合戰一樣，秀久所部死傷無數。見前隊不利，長宗我部信親、十河存保急忙率軍撤退。前有戶次川，後有追兵，倉皇渡河肯定會遭島津軍屠殺，二將只得掉轉馬頭，揮軍背水應敵，但軍隊士氣低落，被島津軍殺得潰不成形，長宗我部信親、十河存保皆死於亂軍之中。此時，元親所部也被包圍，殊死抵抗後，元親僅以身免，逃出生天。失去嫡子的元親備受打擊，獨自返回伊予的日振島，從此心灰意冷，一蹶不振。

大友義統見戶次川南岸簡直成了屠宰場，嚇得拒絕增援南岸盟軍