秋季，七月，魏王曹操亲自率军进攻刘备；九月，抵达长安。
曹彰攻击代郡乌桓，亲自冲锋陷阵，铠甲上中了好几箭，斗志更加昂扬；乘胜向北追击，到达桑干河以北，大败乌桓军，斩杀和俘虏乌桓人以千计。当时鲜卑首领轲比能率领数万骑兵观望双方强弱，看到曹彰奋力作战，所向披靡，便请求归服，于是北方全部平定。
南阳的官吏和百姓苦于徭役繁重。冬季，十月，宛城守将侯音反叛。南阳太守东里衮和功曹应余逃出城得以脱身；侯音派骑兵追赶他们，乱箭齐发，应余用身体掩护东里衮，身中七箭而死，侯音的骑兵抓住东里衮返回。当时征南将军曹仁驻扎在樊城镇守荆州，魏王曹操命曹仁回军讨伐侯音。功曹宗子卿劝侯音说：“您顺应民心，举兵起事，远近无不望风响应；然而您扣押了郡将（东里衮），叛逆却没有益处，为什么不放了他！”侯音听从了。宗子卿乘夜翻越城墙跟随太守（东里衮）召集残余军民包围侯音，恰逢曹仁的军队赶到，便共同进攻侯音。
汉献帝建安二十四年（己亥，公元219年）
春季，正月，曹仁攻破宛城，屠杀居民，斩杀侯音，然后回军再次驻扎在樊城。
当初，夏侯渊作战虽然多次取胜，但魏王曹操经常告诫他说：“作为将领也应当有胆怯的时候，不能一味只凭勇气。将领应当以勇敢为根本，但要用智谋来行事；只知道逞匹夫之勇，不过是一个人的对手罢了。”等到夏侯渊与刘备相持超过一年，刘备从阳平关向南渡过沔水，沿着山势逐渐向前推进，在定军山扎营。夏侯渊率军争夺定军山。法正说：“可以出击了。”刘备派讨虏将军黄忠居高临下，擂鼓呐喊发动进攻，夏侯渊军队大败，黄忠斩杀夏侯渊和益州刺史赵颙。张合率军退回阳平关。此时曹军刚刚失去主帅，军中一片混乱，不知所措。督军杜袭和夏侯渊的司马、太原人郭淮收集溃散的士兵，向各军发布号令说：“张合将军是国家的名将，刘备也畏惧他。如今军情紧急，非张将军不能安定军心。”于是临时推举张合为军中主帅。张合出来主持军务，部署军队，整饬阵势，众将领都接受张合的指挥，军心这才安定下来。第二天，刘备打算渡过汉水进攻；众将领认为寡不敌众，想依水列阵抵抗刘备。郭淮说：“这是向敌人示弱而不能挫败敌人，不是好计策。不如远离汉水列阵，引诱敌人渡河，等他们渡到一半时再发动攻击，刘备就可以被击败了。”曹军列好阵势后，刘备产生疑虑，没有渡河。郭淮于是坚守阵地，表示没有退回的打算。郭淮将情况报告给魏王曹操，曹操认为他做得很好，派使者授予张合符节（假节），并再次任命郭淮为司马。
二月，壬子晦（三十日），发生日食。
三月，魏王曹操从长安出发，经斜谷进军，军队沿途占据险要之地，直逼汉中。刘备说：“曹公虽然亲自前来，也无能为力了，我一定能占有汉川了。”于是收拢军队据守险要，始终不与曹军交锋。曹操运送粮草到北山下，黄忠率军想去夺取，过了约定时间仍未返回。翊军将军赵云率领数十名骑兵出营查看，正遇上曹操大军出动，赵云突然与曹军相遇，便冲击敌阵，边战边退。曹军散开后又重新聚合，追到赵云营前，赵云进入营中，反而大开营门，偃旗息鼓。曹军怀疑赵云设有伏兵，便向后撤退；这时赵云下令擂鼓震天，只用强弩在后面射杀曹军。曹军惊慌失措，自相践踏，落入汉水中淹死的人很多。第二天清晨，刘备亲自来到赵云的营地，察看昨天的战场，说：“子龙（赵云字）浑身都是胆啊！”曹操与刘备相持了一个多月，曹军士兵逃跑的很多。夏季，五月，曹操率领汉中所有军队撤回长安，刘备于是占据了汉中。曹操担心刘备北上攻取武都的氐人部落以进逼关中，询问雍州刺史张既的意见，张既说：“可以劝说氐人向北迁移到有粮谷的地方以躲避贼兵（刘备），对先迁移的人给予优厚的赏赐，这样先迁移的人知道有利可图，后面的人必定会羡慕而跟随。”曹操听从了他的建议，派张既到武都，迁徙氐人五万多户到扶风、天水两郡境内定居。
武威人颜俊、张掖人和鸾、酒泉人黄华、西平人麹演等人，各自占据自己的郡，自称将军，互相攻击。颜俊派使者送母亲和儿子到魏王曹操那里作人质，请求援助。曹操询问张既，张既说：“颜俊等人对外假借朝廷的声威，内心却傲慢悖逆，等计谋确定、势力充足后，接着就会反叛。现在正致力于平定蜀地，应该让这两股势力并存并让他们互相争斗，就像卞庄子刺虎一样，坐等两败俱伤后再下手。”魏王说：“好！”过了一年多，和鸾果然杀了颜俊，武威人王秘又杀了和鸾。
刘备派宜都太守、扶风人孟达从秭归向北进攻房陵，杀死房陵太守蒯祺。又派养子、副军中郎将刘封从汉中沿沔水顺流而下，统率孟达的军队，与孟达会合进攻上庸，上庸太守申耽率领全郡投降。刘备加封申耽为征北将军，兼任上庸太守，任命申耽的弟弟申仪为建信将军、西城太守。
秋季，七月，刘备自称汉中王，在沔阳设立坛场，排