６．１１日、京都南部の山崎で光秀・秀吉両軍の先遣隊が接触、小規模な戦闘が起きる。

　６．１２日、秀吉の大軍の接近を察した光秀は、京都・山崎の天王山に防衛線を張ろうとするが、既に秀吉方に着いた黒田孝高に占領されていた。天王山は軍事拠点となったことから、以降、決戦の勝敗を決める分岐点を「天王山」と呼ぶようになった。

　６．１３日（西暦７．２日）、本能寺の変から11日後のこの日、本能寺の変を知り急遽、毛利氏と和睦して中国地方から引き返してきた羽柴秀吉の軍が現在の京都府大山崎町と大阪府島本町にまたがる天王山の麓山崎で、新政権を整える間もなく迎え撃つことになった。決戦時の兵力は、羽柴軍2万7千（池田勝入４０００、中川清秀２５００、織田信孝、丹羽長秀、蜂谷頼隆ら８０００の２万７千、但し４万の説もあり）。これに対し明智軍１万７千（１万６千から１万８千の説もあり）。光秀は長岡京・勝竜寺城から出撃し、午後４時に両軍が全面衝突。圧倒的な兵力差にもかかわらず明智軍の将兵は中央に陣する斎藤利三から足軽に至るまで一進一退の凄絶な攻防戦を繰り広げた。 羽柴軍の黒田孝高部隊、神子田正治部隊が反撃を加える。この反撃で右翼が崩れた明智軍に対して、羽柴軍の右翼に位置する池田恒興部隊、加藤光泰部隊が泥湿地帯をもろともせず猛烈に前進し、明智軍の左翼に位置する斎藤利三部隊に襲い掛かる。利三は、勇猛果敢に戦ったものの、羽柴軍の堀秀政部隊、中川部隊、中村一氏部隊等、有力部隊が次々と前進して来る中、支え切れず、遂に戦死する。

　戦闘開始から３時間後の午後７時、圧倒的な戦力差が徐々に明智軍を追い詰め、最後は三方から包囲され壊滅した。秀吉は後に「山崎のこと、ひとつにかかって秀吉一個の覚悟にあり」と語っている。

　同日深夜、光秀主従十三騎が坂本を目指して落ち延びる途中、本経寺付近の小栗栖（おぐるす、京都・伏見区醍醐）の竹薮で落ち武者狩りの百姓・中村長兵衛に竹槍で刺し殺されたと伝わる。深手を負った光秀は自刃し、股肱の家臣・溝尾茂朝に介錯させ、茂朝はその首を近くの竹薮に埋めたとも、丹波亀山の谷性寺まで持ち帰ったとも、あるいは坂本城まで持ち帰ったともいわれる。６．１４日朝、村人が３人の遺骸を発見。一体は明智の家紋の桔梗（ききょう）入りの豪華な鎧で、頭部がないため付近を捜索、土中に埋まった首級を発見したという。谷性寺と光秀の墓がある西教寺の記録によると、光秀のものとして首実検に出された首級は3体あったが、そのいずれも顔面の皮がすべて剥がされていたという。光秀のものとして実検された首級が暑さで著しく腐敗していたことは他の多くの史料にも記されている。実検の後、光秀の首級は京都の粟田口にさらされたという。

　安土城を預かっていた明智左馬助（25歳、光秀の長女倫子の再婚相手、明智姓に改姓）は、山崎合戦の敗戦を知って坂本城に移動する。秀吉は三井寺に陣形を敷く。

　６．１５日、坂本城は秀吉の大軍に包囲される。「我らもここまでか」。左馬助や重臣は腹をくくり、城に火をかける決心をする。左馬助は“国行の名刀”“吉光の脇差”“虚堂の名筆（墨跡）”等を蒲団に包むと秀吉軍に大声で呼びかけた。「この道具は私の物ではなく天下の道具である！燃やすわけにはいかぬ故、渡したく思う！」と送り届けさせた。「それでは、光秀公の下へ行きますぞ」。左馬助は光秀の妻煕子、娘倫子を先に逝かせ、城に火を放ち自刃した。光秀の首はこの翌々日（17日）に本能寺に晒され、明智の謀反はここに終わった。※光秀の天下は12日間となった。これを三日天下と云う。

　光秀謀反の理由が様々に推理されている。主な説は、理想相違説、野望説、恐怖心説、怨恨説、四国説、連歌師里村紹巴との共同謀議説、足利義昭黒幕説、朝廷黒幕説、豊臣秀吉黒幕説、徳川家康黒幕説とある。他にも細川藤孝や織田信忠黒幕説、本願寺黒幕説、明智家臣団の国人衆黒幕説もある。不思議なことに最も詮索されるべきイエズス会黒幕説はこの後の説にとどまっている。

　ルイス・フロイスは、「日本史」の中で「信長が光秀を足蹴にしたというウワサがあった」と記している。しかし、この説は却って臭いと窺うべきだろう。イエズス会黒幕説こそ詮索されねばならない。この時点で、信長はイエズス会の陰謀から決別しようとしており、独自の天下取り政策を打ち上げつつあった。この為、イエズス会が黒幕となりキリシタン大名、武将と謀り、本能寺の変が演出されたとする説（立花京子「信長と十字架」）こそ図星であろう。「この説を唱える立花京子の史料の扱い方や解釈に問題があり、歴史学界ではほとんど顧みられていない」と評されているが、そういう評こそ陰謀派の末裔に列なる側の陰謀的評であろう。

　完訳フロイス日本史3・第58章（第2部43章）は次のように記している。

「明智が信長を殺した頃、津の国の殿たちや主だった武将らは毛利との戦いに出陣していたから、同国の諸城の占領をすぐに命じなかったのは、明智が非常に盲目であったからで、彼の滅亡の発端であった。それらの諸城は、信長の命令によってほとんど壊された状態にあり、しかも兵士がいなかったので、五百名あまりの兵をもって、人質を奪い、彼らを入城せしめることは、彼にとって容易な業だったはずである」、「明智は勘違いして、（高山）右近殿は中国から帰って来れば自分の味方になるに違いないと考えていたからである。そこで彼はジュスタ（右近の妻）に対して、心配するには及ばない、城はあなたのものだ、と伝えさせた。高槻の人たちは、彼に美辞麗句をもって答えた。それは時宜に処した偽りのものであったが、明智はそれを聞いて無上に喜び、人質を要求しようともせず、また同様の目的で、我々（イエズス会員）に手出しすることもなかった。しかもジュストが敵になった後においてさえ、その態度は変わらなかった。彼は、信長がかつて荒木（村重）に対して行ったことを知っていたし、そのようなことを彼はなすことができ、高槻の人々をなんら苦労しないで捕らえ得たはずであった。彼の都地方の全キリシタンが明智が死ぬまで抱いていた最大の苦悩と心配の一つは、もしかすると、明智は、我々を人質として捕らえはしまいかということであった」。

　ルイス・フロイスは本能寺の変のあと、摂津に軍を向けて諸城を占領し、諸大名から人質を取らなかったことが秀吉に敗北した原因であるとしている。これは客観評論の域を超えている。こういう評こそが、イエズス会の黒幕性を示していよう。