公元215年，曹操攻占汉中后，留下夏侯渊、郭淮、张郃、徐晃镇守汉中，并派遣张郃进攻巴西，作为将来平定蜀中的根据地。
张郃趁孙权进攻荆州，刘备带人支援关羽的当口，率军进入巴西，攻打到宕渠一带。刘备担心蜀中有失，连忙同孙权议和，停止争端。
刘备率领张飞进入巴西与张郃交战，汉中之战拉开序幕。张郃据守瓦口关，依靠险要地形，抵抗张飞的进攻。
张飞率军在关前与张郃对峙了五十多天后，趁张郃守军已经麻木，认为两军谁也奈何不了谁了。
这时张飞来了个出奇制胜，率领万余人，找到一条小路，从张郃背后攻击。张郃被迫率军迎战，但是山道狭窄，张郃的优势兵力无法展开。
被张飞打得大败，情势危急之下，张郃丢弃军队赶紧逃命，甚至放弃战马，攀着岩石爬山而逃，才逃得性命。
张郃在瓦口关大败后，被迫退出巴西，刘备在法正和黄权的建议下，率领张飞、马超、赵云、黄忠等将领进入汉中，意图夺取汉中。
刘备派遣张飞、马超、吴兰、铜雷等人攻打武都，企图趁机攻占武都、阴平两郡，打通进攻凉州的通道。
张飞屯兵在固山，做出要截断曹洪后路的样子，吸引曹洪回击。但是被曹休识破计策，曹休准确抓住蜀军的弱点。
曹洪、曹休、曹真等人联合，趁蜀军尚未会合的时机，猛攻吴兰部，铜雷、吴兰等人战死，张飞、马超知道难以取胜，于是退走了。
武都失利后，刘备又派遣陈式率军进攻马鸣阁道，意图截断汉中与曹操本部的联系。但是马鸣阁道有大将徐晃镇守，陈式损失惨重，未能攻占。
至此汉中之战已经进行一年多了，曹操在许都编练军队完毕，向长安赶去。增援汉中战场，将刘备赶回蜀中。
公元219年春，刘备率军从阳平关南渡沔水，在定军山扎下营寨。定军山地势险要，夏侯渊不愿眼睁睁看着定军山落入刘备手中。
于是夏侯渊率军前来抢夺定军山，刘备先发制人，趁夜进攻曹军营寨。派人放火烧曹营外围的鹿角，鹿角是营垒的重要防守屏障，夏侯渊决定坚守。
派遣张郃守东面的鹿角，自己守南边的鹿角。刘备带一万军队首先对张郃发起攻击，张郃亲自誓死坚守，刘备军难以取胜。
夏侯渊看到张郃的东面岌岌可危了，于是分兵增援张郃。这时刘备抓住机会，派遣黄忠进攻夏侯渊防守的南面鹿角。
黄忠趁夏侯渊分心修补鹿角的机会，从地势高的地方冲锋而下，鼓声大噪，部下士气高昂，一举在南面鹿角斩杀夏侯渊。
黄忠趁机进攻夏侯渊的军营，夏侯渊的部下因为失去主将的指挥，无力抵挡黄忠的进攻，迅速溃败，刘备军于是大破曹军。
定军山之战后不久，曹操率领大军进入汉中，进驻阳平关，与刘备进行对峙。曹操进入汉中后，大军的粮草在北山囤积。
曹操一生征战喜欢烧别人的粮草，这次他的粮草也被别人惦记上了，就是被黄忠和赵云惦记上了。黄忠得知曹操将粮草囤积在北山后，认为可以趁机劫粮。
赵云为了安全起见，与黄忠商量后，由黄忠率军劫粮，约定时间，自己率军接应。黄忠率军去劫粮后，到了约定时间还是没有消息。
赵云担心出现意外，于是命令张翼留守营寨，自己率领轻骑前去打探消息，结果遇上曹操大军，这里曹军的布置应该是以粮草为诱饵，吸引蜀军来劫，自己趁机围点打援，击败蜀军。
赵云一头撞进曹军后，且战且退，突出曹军的包围，撤退到营寨后。力排众议，将营门打开，偃旗息鼓，埋伏兵于营内。曹军担心赵云有诈，不敢进攻，向后退去。赵云趁机带领全军追击，以弓弩击杀曹军后部，曹军大乱，跳入汉水中，被淹死的不计其数。
此战之后，曹操损失惨重，黄忠的劫粮虽然收获不大，但也极大的引起的曹军的恐慌。于是曹操面对刘刘备的主动挑战不予理睬，在对峙两个月后，主动撤出汉中。
公元219年五月，曹操撤出汉中，汉中之战以刘备的胜利告终。七月刘备称汉中王，开始封赏属下的文臣武将。
不久之后，蜀汉方面镇守荆州的关羽率军北伐，发起襄樊之战，关羽将曹仁逼进樊城不敢出战。面对关羽对中原发起的咄咄攻势，远在长安的曹操迅速派出于禁率领三万大军救援樊城。八月因为暴雨，汉水暴涨，关羽趁机水淹七军，大破于禁的援军，生擒于禁、庞德，俘虏数万人。
于禁战败后，曹操再度做出调整，派出驻守在宛城的徐晃率军救援樊城，但是徐晃认为所部兵力单薄，难以抗衡关羽，攻下之前被关羽占领的偃城后，止步不前。
曹操担心徐晃等人的力量不足，从洛阳南下，准备亲自率军支援樊城。同时派出殷署、朱盖等共十二营军队到徐晃属下增援，于是徐晃领兵攻击关羽在樊城的包围圈，在四冢打败关羽亲率的五千人，解围樊城。
在谋略方面，曹操同样做出了部署，采纳司马懿、蒋济的建议，对孙权示好，使其从背后偷袭关羽，以解除襄阳、樊城的危局。为了让孙权放心地进攻关羽，将驻守在合肥的张辽调往樊城，一起围攻关羽。