1867年7月的一天，負責保護京都治安的京都“活躍”團體新選組得到了來自于京都所司代的情報，情報指出在真町的一名叫做俞屋喜右衛門的商人有不小的問題，原因是這人有一件十分寒酸的出售木柴煤炭和生活器具的店鋪。按說這隻是一家不起眼的小店鋪，可是這間店鋪卻經常迎來大量的浪人，而且這些浪人也不購買任何東西，空手進去又空手出來。這種不合理的情況導緻了京都所司代懷疑，是以京都所司代要求新選組調查此人。
事實上，新選組也注意這人有段時間了，從6月份開始就一直監視着他，如今京都所司代發話，那正好将其一鼓作氣擒拿。新選組的副領袖土方歲三當機立斷，指令一批隊士去秘密捉拿俞屋喜右衛門。臨行前土方歲三反複叮囑隊士，必須秘密逮捕俞屋喜右衛門，否則動靜太大的話，可能俞屋喜右衛門的同夥就會聞訊而逃，那樣的話也就無從談起破獲對方的陰謀了。
新選組平日負責京都治安，在諸多隊伍中是表現最為出色的，抓捕區區一個俞屋喜右衛門何足道哉，7月8日，新選組秘密逮捕了俞屋喜右衛門，将其帶回到了新選組的屯所審訊。因為這個俞屋喜右衛門的嘴巴太硬，是以新選組土方歲三親自審訊了俞屋喜右衛門。按照新選組隊士在事後的說法，土方歲三下手十分兇殘，把俞屋喜右衛門打得幾乎是不成人形，就算是新選組裡最勇猛的隊士也不敢直視土方歲三的審訊現場，可謂之“觀者為止側目，隊士亦不敢逼視”。
俞屋喜右衛門經不住土方歲三的嚴刑拷打，隻能把自己知道的全都招了。俞屋喜右衛門表示自己本名叫做古高俊太郎，是長州藩派到京都來的一名間諜，他的任務就是充當長州藩在京都的眼線。同時他還招供了一個驚天陰謀——長州藩計劃趁祇園祭會的機會，在京都城内四處縱火，以此亂人耳目的同時攻入皇宮内部，趁機殺死幕府大佬如一橋慶喜和松平容保等人，并且要劫持天皇去長州藩。
此話一出真是把土方歲三驚出一身冷汗，急忙去聯系新選組領袖近藤勇，二人稍一合計後，決定立刻展開行動，一面去聯系會津藩和桑名藩，請他們出兵搜捕長州藩的亂黨賊子，一方面組織新選組成員，準備在賊人最有可能藏身的地方動手抓人。不過因為會津藩和桑名藩行動遲緩，是以夜間隻有新選組自己集結了現有的人手去進行搜捕。
當時新選組的大部分隊士都有任務而不在屯所了，是以在新選組集結人力之後，也僅僅湊出了34人而已。考慮到新選組現在的人力嚴重不足，是以土方歲三帶23名隊士搜尋範圍較大的八坂神社一帶，而近藤勇則帶着包括藤堂平助、永倉新八、沖田總司等新選組高手在内的九名隊士搜尋三條大橋一帶。
土方歲三搜尋的方向并沒有長州藩亂黨藏身，反倒是人數較少的近藤勇在旅館“池田屋”發現了長州藩亂黨。近藤勇命五名隊士四散包圍池田屋，自己親率藤堂平助、永倉新八、沖田總司等四人沖進池田屋，和長州藩亂黨拼殺了起來。當時池田屋裡有長州藩亂黨數十人，人數對近藤勇等人有絕對的優勢地位，可近藤勇因為聽聞長州藩的攘夷派核心人物“桂小五郎”（木戶孝允）也在此處，是以腦一熱就帶人突擊池田屋二樓，希望一舉斬殺桂小五郎。
近藤勇所率領的都是新選組裡的高手，論及個人戰力絕對是強于長州藩亂黨，奈何長州藩亂黨人數占據優勢，是以在對方的圍攻之下，近藤勇等人很快就被飛散了，等到近藤勇殺上二樓欲尋找桂小五郎時，身邊也就剩下一個沖田總司了。而樓下的藤堂平助和永倉新八雖然很想去支援近藤勇，可是他們現在也是被多人圍着砍的狀态，根本無力去脫身趕往二樓，隻能在一樓苦苦支撐。
危急時刻，土方歲三終于帶着援兵趕到了池田屋，雙方的人數優勢瞬間逆轉，随着土方歲三等人加入戰局，池田屋裡的長州藩亂黨終于支撐不住了，長州藩亂黨有七人被殺，十一人重傷，另有十餘人被擒，剩下的則趁亂逃出了池田屋。新選組方面則損失輕微，總計隻有兩人重傷不治身亡，另有沖田總司肺痨發作而卧床不起。但不管怎麼樣，長州藩火燒京都的陰謀也被破獲，不然的話京都這座千年古都，可能就被叛軍燒成白地了，而新選組也是以池田屋事件而名揚京都，成為京都重要的治安力量。