刘备假意答应韩遂要求，暗中请尚书贾诩去信张横和梁兴，许以高官厚禄，又晓之以理，动之以情。张横、梁兴纷纷回信，愿意为内应。刘备大喜，再次派使者前往韩遂军，拖延时日。
五日后镇北将军张飞、镇西将军太史慈和平东将军魏延率领上万骑兵绕道敌后，率先击破韩遂后军。韩遂还没反应过来，程银、李堪两路大军已经被击溃，二人也被斩杀。韩遂大怒，挥军回攻，不料张横、梁兴率军左右杀出，大败韩遂。韩遂急忙召集杨秋、侯选、马玩、成宜四路兵马回攻，混战一处。
刘备得知凉兵大乱，挥军进攻。不料半途被马超率军截住去路，马超率军冲杀，直奔刘备中军冲来。刘备大惊，早有赵云挺枪拦住。马超原本想擒拿刘备，逼迫朝廷交出马腾，不料半路杀出一个程咬金。马超挥枪急攻，赵云四两拨千斤，轻松化解。赵云施展梅花枪，攻得马超节节败退。庞德见形势不妙，急忙加入战团，两人联手大战赵云。赵云以一敌二，不落下风，奋力迎战，不到一百回合败庞德，百余回合败马超。马超、庞德齐齐大惊，挥军急攻。赵云飞马杀入阵中，万军中挑死马超八大虎卫。
马超见刘备大军士气高昂，急忙败退散关。由于粮草不济，马超不得不上表请降。刘备一边派人安抚马超，封马超为虎牙将军，一边挥军西进，进攻韩遂军。韩遂奋力鏖战，斩杀张横、梁兴，却被张飞、太史慈、魏延三路大军杀败。韩遂急忙奔往散关，又被刘备截杀，死伤惨重。韩遂奋力突围，终于率五千兵马退到散关。马超亲自出迎，趁机斩杀韩遂，俘虏五千兵马，投降朝廷。
刘备平定凉州，任命简雍为凉州刺史，调平寇将军段煨驻守凉州。庞统趁机建言：“马超是骁将，而且毫无信义，应该迁到京师，决不能放到边陲，否则必然是第二个孙策！”刘备欣然点头，于是调马超前往河内驻扎。马超虽然不甘心，却也无可奈何。庞统又建议将庞德调离马超，以免二人强强联合。刘备又封庞德为辅国将军，调到前线效力。
刘备挥军攻打汉中，法正趁机献计：“主公，前往汉中道路有三条，咱们不妨兵分三路，必可拿下汉中。西路从散关到沮县，兵临汉中。中路从褒斜道，沿沔水攻汉中。东路从子午谷，逆流而上，奇袭汉中。其中西路为主，中路为辅，东路为奇，三路结合，曹军必然大败！”庞统趁机附和道：“另外还可以派张绣、庞德率军从武都郡穿插到沔阳，从沔阳攻汉中。”
刘备依照二人计谋，命关羽、黄忠、张辽、高顺率军六万沿着西路行进，派张飞、太史慈、法正率军两万从褒斜道行进，命赵云、甘宁、魏延率军五千从子午谷奇袭，派张绣、庞德率五千兵马绕道沔阳，派关平率军五千押粮，刘封率军五千护粮。
曹操得知刘备大军进攻汉中，一边命人向刘璋求援，一边询问郭嘉、荀攸对策。军师祭酒郭嘉摇头道：“刘备十万大军，我军只有两万，且粮草不足一个月，据守险要恐怕也撑不长。应该主动出击，利用汉中险要地形狙击敌军。如果能迟滞刘备大军步伐，刘备军必然士气低迷，到时候咱们再一鼓作气，自然可以逼退刘备大军。”
曹操听得一头雾水，又询问荀攸，荀攸笑道：“刘备大军来攻，大概有三条路。西面沔阳、褒中，东面子午谷。刘备拥军十万，必然以褒中为主。奇正结合，很可能也会派军从沔阳入侵。至于子午谷，山路崎岖环绕，如果不熟悉地形，恐怕走不出，只安排少许兵马防备即可！”郭嘉忙提醒道：“不可，子午谷是最不可能行军的崎岖山路，也是敌军最可能选择的方案，咱们必须要留一手。”
曹操欣然点头，派曹仁率军一万前往褒斜道埋伏，派夏侯惇率军五千前往沔阳据守，派徐晃率军两千把守子午谷，长子曹昂、程昱率军三千驻守褒中，策应各路兵马。事后郭嘉私下道：“主公，此战没有必胜的把握，应该想好撤军的方案。不如派许褚率军一千驻守白水关，万一不如意，咱们可以迅速退往白水。”曹操无奈同意。
刘备大军行到褒斜道，庞统趁机建言：“为防止敌军偷袭，不妨派一支骑兵前行，先行往两边射冷箭，可一辨真伪。”刘备大喜，命黄忠率骑射兵前行，黄忠百步穿杨，箭无虚发。有黄忠率军前面探路，刘备放心多了。
张飞率军行到褒斜道一半，只见前面道路狭窄，两面树木葱郁。法正忙劝阻道：“将军且慢，听闻太史将军百步穿杨，是海内闻名的神射手，不妨请太史将军率军在前面探路。太史将军切记，如果遇到危险之处，可命人乱箭射之，咱们立时便知道敌军是否有埋伏。”太史慈立刻亲率五千骑兵前行。
赵云、甘宁、魏延率军前往子午谷，途中有张鲁指路，赵云行军迅速，且轻车驾熟。虽然子午谷在三条路中最难走，且路途最长，但有张鲁带路，赵云五千兵马行军迅速，很快行到半途。
曹操在汉中忧心忡忡，一边派人打探褒斜道消息，一边派人打探沔阳情况。曹仁正埋伏褒斜道，见刘备大军前来，暗暗欣喜。刘备军前锋与张飞军前锋聚集一处，黄忠笑道：“子义，你看前面像不像有伏兵的样子？”太史慈仔细瞅去，冷笑道：“连个鸟都没有，恐怕必有伏兵！”黄忠大笑，命人取来李广弓。太史慈不甘示弱，也取出养由基弓。
黄忠望着太史慈的养由基弓，笑道：“听说你也是神射手，不知道你能拉多少石弓？射多远？”太史慈得意道：“十二石弓，千米！”黄忠不屑道：“凭你能跟我差不多，我倒不信，咱们比一比，如何？”太史慈抬手道：“请！”两人各自拉满弓，一个对着东面远处山头，一个对着西面远处山头。“嗖嗖”两声，二人先后射箭，只听两声惨叫声飘荡在山谷中。
黄忠、太史慈齐齐大惊：“有伏兵！”两人立刻下令射击，顿时万箭齐发，漫山遍野射去。曹仁大惊失色，被当场射死。属下上万兵马也死伤过半，其余人纷纷败退。黄忠二人挥军急攻，大破曹军，兵临褒中县。刘备、张飞大军先后赶到褒中，大军压境。
曹昂大惊，程昱忧心不已。两人还没想好对策，太史慈、黄忠骑射兵已经射死上千守军。关羽、张飞齐齐下令进攻，一个时辰就攻下了褒中县。曹昂急忙败退，程昱也率数十骑兵护着曹昂败退。太史慈、黄忠率军追杀，千米之内，太史慈一箭射穿曹昂，黄忠也依葫芦画瓢，一箭射死程昱。
曹操听闻褒中被攻陷，惊得得魂飞魄散。这时子午谷传来消息，赵云率军斩杀徐晃，直奔汉中来了。曹冲疾呼：“爹爹，快退军吧！”曹操一愣，急忙抱起十二岁的曹冲，骑马直奔白水关。
这时张绣、庞德率军已经拿下沔阳，挡住了曹操退路。关键时刻许褚率军来救，张绣挥军截杀，联手庞德斩杀许褚，尽诛五百曹军。曹操得以领着残兵退往白水，又舍弃白水，退往葭萌关。
蒯越、蒯良正驻守成固，见无处可去，率众投降。刘备平定了汉中，仍然任命张鲁为汉中太守，请旨封蒯越、蒯良、王粲为议郎。整顿兵马，准备进攻益州。蒯越劝谏道：“益州刘璋暗弱，一纸檄文就可平定，何必劳动大军？如果大军进发，刘璋必然重用曹操，到时候反倒麻烦！”法正也附议道：“异度说得对，刘璋无才无德，只求自保而已。只要稍微哄骗，他立刻献上曹操首级！”
刘备大笑，派人给刘璋送去檄文，檄文写道：“孤承皇命，奉天伐罪，旌旗所指，无不披靡。今率雄兵百万，欲与将军会猎于蜀，望将军献上猎物，再结秦晋之好！”
曹操正退军葭萌关，途径白水叉道，曹冲突然指着西北方向道：“爹爹，你为什么不往西去呢？”曹操苦笑道：“冲儿，西面荒凉，又是羌族的领地，如果去了，他们会把你抓起来的。”曹冲摇着小脑袋道：“可是咱们去了南面会死啊！”曹操一愣，拍拍他身上尘土，抱着曹冲上了马儿。郭嘉趁机道：“主公，少公子说得对，咱们现在无兵无将，刘璋必会拿咱们的脑袋讨好刘备，此去成都必死无疑啊！”