双方在顿原川南北两岸列阵，之所以尼子军敢于和优势毛利军野战，是因为顿原川附近为河沼地形，再加上前段时间连绵持续一连好几天的春雨，使道路非常泥泞，毛利军想要利用兵力优势迂回包抄的话，恐怕不容易。

事实也是这个样子，小早川隆景也确实是准备以一揆众为前驱从正面强行渡河，逼迫尼子军与之进行缠斗时，自己再命令毛利军主力就能从两翼迂回，出现在尼子军的侧后方将之完全歼灭。

战斗一开始，强行渡河的一揆众被尼子家使用少弐主家支援的雨铁炮发射出暴风骤雨一般的大筒霰弹打的伤亡惨重，不得已，小早川隆景填上了作为后卫的毛利军。

但是当其他毛利军开始迂回时，绵绵春雨又变成了大雨，大雨使毛利军本阵和迂回的别动队之间失去了联络。

毛利军和一揆众在渡河后，与以逸待劳的尼子军进行惨烈而血腥的肉搏战。

只不过尼子军毕竟人少，虽然以逸待劳，但是依然在毛利军的进攻下，节节败退，在坚持了大概一个多小时就面临崩溃的局面，最后关头还是尼子盛久亲自披甲执剑奔走于战场之上，激励士兵并告知一旦失败，便退无可退，才好不容易稳住了阵型。

毛利军已经占据了上风，而迂回的别动队迟迟不出现，这让小早川隆景愤怒不已。

原因在于尼子盛久在山中幸盛的计策下，将大部劫掠得来的金银铜钱等细软洒落在尼子军两翼。

毛利军的别动队在迂回过程中发现后，大部分人都沿路拣拾财物，甚至为了争夺，爆发了争斗。

虽然毛利军包抄的别动队被金银细软吸引暂时不能出现在战场，但是尼子军在外无援兵，又不能击破正面毛利军的情况下，即便尼子盛久再如何的亲自鼓舞士气，尼子军也依然颓势明显。

为了保存刚刚复兴的尼子家，山中幸盛等尼子家臣力劝尼子盛久撤退，尼子盛久不允。

无奈，尼子众将只得打晕尼子盛久，挑选出部分旗本武士，在山中幸盛的带领下，扛着晕倒的尼子盛久撤离战场。

剩下的尼子军在继续持续战斗一段时间后，发觉主公和高级将领们已经抛弃他们逃走，于是也在留守将领的组织下，快速收拢队伍突围撤出了战场。

与之对阵的毛利军和一揆众，则是由于已经在惨烈肉搏战中耗尽体力，无力继续追击。

直到数日后，尼子家众人才狼狈回到月山富田城，又等了几日收拢残兵后清点部队，发现一共只有两千多人回到月山富田城，损失不可谓不大。

所幸大部分降伏尼子家的国人保存实力的本事发挥正常，在逃离战场后，又在战场四周集结逃兵之后，大部都保存了部分实力，不至于没有自保之力。

毛利军方面虽然只损失了一千多人，对外自称是顿原川合战的胜利者。

但毛利军却因为是本土防御，且这一战仅仅只是击败了少弐家的偏师，对大局没有任何的影响。

所以小早川隆景在击破尼子军后，快速收缩回到安芸。

尼子家，也没有了进攻的能力，只能做出放手姿态。