幸隆道：“烦劳转告业正殿。此次之疾并没有我预料中那么严重，短时间内想来不至于恶化，让业正殿担心了。”并且，他还答应，一旦病体康复，立即回来。

然而，就在当晚，幸隆一行离开箕轮城便直奔武田领而去，直到下仁田领内方才停下。随后，其妻儿、家仆，家具也陆续到达。

幸隆不告而别的计划算是成功了。可是，正当真田幸隆松气之时，不可思议的事发生了。谁也想不到，就在真田幸隆一行前脚刚刚来到下仁田，长野业正的使臣后脚紧随其后便追来了，并将业正的一封亲笔信转交给幸隆。

真田幸隆连忙打开。在信中，业正写道：“甲斐武田信玄，年轻有为，潜力无限，乃当世名主也。君往投之，定可尽展所长。然，箕轮业正尚在一日，料君上难越碓氷川而牧马。”

此时，真田幸隆终于恍然大悟。原来他的一举一动，早在长野业正的意料中。业正明知其将投武田家，却以骏马相送。

幸隆归顺武田后不久协助武田家攻打佐久城，接着亦参加不同规模的战争。根据《甲阳军鉴》记载，幸隆亦参与过上田原之战，当时的身份是板垣信方的协备。

1550年幸隆向晴信提出攻打砥石城的请求，晴信亲率大军进攻砥石城，但遭到村上义清的顽强抵抗，大败而归（砥石崩）。

不过根据《白高斋记》记载，翌年1551年5月26日，幸隆运用智谋仅一天的时间就占领了砥石城，使村上义清实力大减。

1553年当武田军攻陷村上义清的葛尾城后，义清逃往越后，幸隆终于恢复旧领。

1559年晴信剃发出家改名信玄，幸隆亦跟随信玄出家，法号一德斋。在武田信玄和上杉谦信的五次川中岛合战中，真田幸隆成为了前线的重要人物。第四次川中岛合战亦参战，尝试突袭上杉军本队。

1563年9月出兵攻打上杉家的岩摫城，但城主斋藤惠广死守。幸隆则劝诱了惠广的外甥弥三郎并且取得成功，10月攻克岩摫城，惠广逃亡。

1565年在海野氏和常田氏的协助下，攻占了嵩山城。真田氏将岩摫城作为军事据点。

1566年武田信玄亲征箕轮城，长野氏灭亡，而幸隆因念旧主恩惠，收留了部分长野氏遗臣。

1567年因生病的关系，将家督继位给长男信纲。由于武田家和今川家的关系出现断裂，武田信玄开始入侵今川氏统领的骏河区域，幸隆派遣了三个儿子出阵。

晚年留守吾妻郡，力拒上杉氏的入侵，尤其是白井城，1572年幸隆派领军队成功占领，但在1573年上杉军趁信玄西征未归时攻占了白井城。