同母姉に村松殿(宝寿院)、弟に信繁。)、清光院(妻木頼熊室)、於楽。正室は、始め父の長兄・信綱女(清音院)、後に本多忠勝女(徳川家康養女)小松殿(稲姫)。まん(高力忠房室)、まさ(佐久間勝宗室)。幼年期は武田家の人質として過ごし、武田勝頼の嫡男・信勝と同時に元服。山手殿と共に上田の父の元へと逃れる。真田家が織田家に従属すると、滝川一益配下に組み込まれる。(この頃に同じく滝川麾下であった前田慶次郎と親しくなる)本能寺の変・天正壬午の乱の後、真田家は沼田城を巡って北条氏と敵対。信幸は八百の手勢で北条方五千が防衛する手子丸城を奪還。信州小県を巡る争いでは父と共に計略を以て室賀氏を倒す。沼田の領有を巡って対立していた徳川方が上田に攻め込むと、信幸は戸石城に着陣。三百余の兵力で徳川本隊を横から攻め、壊走させた。(第一次上田合戦)和睦の後、真田家は徳川家の与力大名とされる。このとき信幸を高評価した家康は駿府に出仕させ、本多忠勝の娘・小松を養女として娶せた。小田原征伐後に沼田領は正式に真田帰属と確定し、信之が城主となる。昇叙し、侍従を本官として伊豆守を兼任。文禄・慶長の役(豊臣秀吉による朝鮮半島遠征)では肥前名護屋まで赴いているが、渡海はしなかった。豊臣政権時代は特に石田三成と親しく、多くの文を交わしている。関ヶ原合戦では西軍に付いた父と袂を分かち、徳川秀忠軍に属して第二次上田合戦に参加。戸石城を開城させ、その守備に当たったため、父・弟と直接戦うことはなかった。関ヶ原が東軍勝利で終結すると、九度山配流となった父の所領を受け継ぎ、沼田と合わせて九万五千石を領有、上田藩主となる。