建安二十年（乙未，公元215年）三月，魏公曹*親自率兵攻打張魯，準備自武都進入氐人所居之地。氐人在途中攔截，曹*派張頜、朱靈打敗了氐人。夏季，四月，曹*從陳倉出散關，到達河池。氐王竇茂有部眾一萬余人，仗恃地勢險要，不肯降服。五月，曹軍打敗氐人，並進行屠殺。西平、金城的演、蔣石等將領共同殺死韓遂，把他的頭顱獻給曹*。
秋季，七月，魏公曹*抵達陽平。張魯準備以漢中為代價投降曹*，他的弟弟張衛不同意，率兵眾數萬人憑借關隘堅守，在山上橫向築城牆十余里。當初，曹*听了涼州從事及從武都投降過來的人所說的話︰「張魯容易被擊敗，陽平城外的南、北山相距很遠，無法防守。」便相信了。等他親自實地觀察後，發現不像所听說的那樣，因而感嘆地說︰「別人的揣度，很少能令人滿意。」攻打陽平山守軍時，山勢險峻難登，不能及時攻取，士兵死傷很多，軍糧也快用盡。曹*心情沮喪，便想讓軍隊開撥，切斷山道以後撤走，派大將軍夏侯、將軍許褚喊回山上的戰士。恰巧，前部軍隊在夜間迷路，誤入張衛下屬軍營，張衛的士兵大驚潰散。侍中辛毗、主簿劉曄等人跟在迷路士兵之後，便報告夏侯、許褚說︰「我軍已經佔據了敵人的重要據點，敵人已經潰散。」夏侯等人還不信。夏侯親眼目睹後，才回去報告了曹*，繼續進兵攻打張衛，張衛等人乘夜逃走。
張魯听說陽平已被曹軍攻陷，要投降。閻圃說︰「現在因為受到曹軍壓力而被迫投降，一定沒有什麼功；不如通過杜投奔樸胡，一同抗拒曹軍，然後再歸順，功一定大。」于是逃奔南山進入巴中。張魯部下要燒毀全部寶物和倉庫，張魯說︰「本來我們準備歸順國家，而這樣的意願還沒有轉達上去。如今離開這里，只是為了躲避大軍的鋒銳，並沒有惡意。寶物倉庫，本是國家所有。」于是，把府庫封存好以後，張魯等人才離去。曹*進入南鄭，對張魯的作法非常贊賞。又因為張魯原本有善意，派人前往安慰曉諭。
丞相主簿司馬懿向曹*建議︰「劉備靠奸詐動持了劉璋，蜀人還沒有歸附他，他卻去遠行爭奪江陵，這是個不能失去的好機會。現在，我們攻克了漢中，益州受到震動，此時進兵攻擊，勢必土崩瓦解。聖人不能違背天時，也不能錯過良機。」曹*說︰「人都是苦于不知足，既得到隴地，又眼望著蜀地嗎！」劉曄說︰「劉備，是人中豪杰，做事有章法，但是緩慢；取得蜀地時間不長，還不能依靠蜀人。我們剛剛攻取漢中，蜀地之人受到很大震動，非常恐慌，勢將自行崩潰。以主公的英明，趁其崩潰時率兵壓境，一定能取勝。如果稍有遲緩，諸葛亮擅長治國而為相，關羽、張飛勇冠三軍而為將，蜀地人民安定以後，據守險要之處，我們就很難進攻了。現在不去攻取，必將成為我們的後患。」曹*沒有听從這些建議。七天後，蜀地來降的人說︰「蜀中一天發生數十次驚憂，守將雖然以斬殺來彈壓，仍然安定不下來。」曹*問劉曄︰「現在還能進攻嗎？」劉曄回答︰「現在蜀地已初步安定，不能再進攻。」于是撤軍。任命夏侯淵為都護將軍，率領張、徐晃等人守衛漢中；任命丞相長史杜襲為附馬都尉，留下掌管漢中的事務。杜襲采取懷柔政策進行開導，漢中的百姓自願出來遷徙到洛、鄴兩地的有八萬余人。（得隴望蜀，如果听了司馬的話，可能劉備就不能在蜀中稱帝了）
八月，孫權趁曹*在漢中，率軍隊十萬人圍攻合肥。此時，張遼、李典、樂進率七千人在合肥駐守。魏公曹*去征討張魯，留一份指令給合肥護軍薛悌，在指令的封套邊上寫道︰「敵人來了，再找開看。」及至孫權到來，薛悌等人打開指令，指令中寫道︰「假若孫權到來，張、李將軍出戰迎敵，樂將軍守城，護軍不要參戰。︰將軍們認為寡不敵眾，對曹*的指示有懷疑。張遼說︰「魏公遠征張魯，等他派救兵到達，敵人必定已將我們攻破了。所以他指示趁敵人未集結時予以迎頭抗擊，以摧折敵軍鋒芒，安定我軍軍心，然後才可能拒守。」樂進等人都不發言。張遼氣憤地說︰「勝負的關鍵，在此一戰。諸位若還有疑問，我張遼將獨自出戰，以決勝負。」李典原本與張遼不和，卻感慨地說︰「這是國家大事，只是看您的計謀將會怎樣罷了，我怎麼能因為私人的恩怨而損害公義呢！我請求和您一起出戰。」于是，張遼當夜募集敢于自己出戰的兵士八百人，殺牛設宴隆重犒賞他們。第二天清晨，張遼身穿鎧甲，手持戰戟，身先士卒，沖鋒陷陣，殺死數十人，斬敵兩員大將，高喊「我是張遼」，沖破敵兵營壘，直到孫權的大旗下。孫權大驚，不知所措，退上一座高丘，用長戟抵御。張大聲叫喊著，要孫權下來交戰，孫權不敢動，看到張遼所帶的人馬並不多，乃下令將張遼重重包圍。張遼急忙打開重圍，帶領部下數十人沖出來。其余的人高喊︰「將軍要拋棄我們嗎？」張遼又返身殺回，再度突圍，救出其余的戰士。孫權的人馬都望風披靡，不敢抵擋。從清晨一直戰到中午，東吳的士兵喪失了斗志。張遼這才命令回城，部署守城，整修城防，人心軍心于是安定。
孫權包圍合肥十多天，無法攻陷，便撤軍返回。十兵們已經上路，孫權和部下將領們在逍遙津北岸，張遼從遠處看到後，便率領步、騎兵突然殺到。甘寧與呂蒙等人奮力抵御，凌統率領親兵扶孫權沖出包圍，又殺進去與張遼奮戰，身邊的戰士全部戰死了，他自己也受了傷，佑計孫權已無危險，他才退回去。孫權乘駿馬來到逍遙津橋上，橋南部的橋板已撤去，有一丈多寬沒有橋板。親近監谷利在孫權馬後，要孫權抓住馬鞍，放松韁繩，他在後面猛烈用鞭抽馬，加強馬的沖勢，于是飛躍過去。賀齊率三千人在逍遙津南岸迎接，孫權因此得免于難。
孫權登上大船，在船艙設宴飲酒，賀齊從席間走出，哭著說︰「主公無比尊貴，應處處小心謹慎，今天的事情，幾乎造成巨大災難。我們這些部屬都非常驚恐，如同天塌地陷，希望您終身記住這一教訓！」孫權親自上前為賀齊擦去眼淚說︰「很慚愧，我把這次教訓銘刻在心中，不僅僅寫在束身的大帶上。」
九月，巴、夷兩個少數部族首領樸胡、杜、任約，各率全體部眾歸附朝廷。于是朝廷劃分巴郡，以樸胡為巴東太守，杜為巴西太守，任約為巴郡太守，三人都被封為列侯。
十一月，張魯率領家屬出來投降。魏公曹*親迎，授予張魯鎮南將軍的官職，按照賓客的禮節接待他，封他為閬中侯，食邑萬戶。同時，封張魯的五個兒子，以及閻圃等人為列侯。
程銀、侯選、龐德都隨張魯歸降曹*。魏公曹*恢復了程銀、侯選的官爵，授予龐德立義將軍的職位。
張魯逃奔巴中時，黃權對劉備說︰「如果失去漢中，則三巴將很難挽救，這等于割去了蜀的四肢。」劉備因此任命黃權為護軍，率領兵將去迎接張魯；因張魯已歸降了曹*，黃權便去攻打樸胡、杜、任約，獲勝。魏公曹*派張頜統領軍隊佔領三巴，企圖把那里的民眾遷徙到漢中，張頜率軍向岩渠進發。劉備派遣巴西太守張飛抗拒張頜。五十多天後，張飛向張頜發動襲擊，張頜大敗，退回南鄭。劉備也回到成都。
曹*分出原屬于韓遂、馬超的士卒五千余人，派平難將軍殷署等人統領，又任命扶風太守趙儼為關中護軍。曹*命令趙儼派兵一千二百加強漢中防務，由殷署監督送往漢中，將要被派往漢中的十兵很不情願。趙儼送這些人到斜谷口後返回，尚到軍營，殷署的部隊發生叛亂。跟隨趙儼的步、騎兵一百五十人，都是叛軍的親戚同黨，他們听說叛亂以後，都很驚慌，穿戴好鎧甲，手執兵器，惶惶不安。趙儼從容地對他們分析了成敗得失，懇切地加以撫慰勉勵，士兵們都慷慨地說︰「不論生死，我們都會跟隨護軍，不敢有二心！」他們前往各營，分別召喚、鑒別那些結黨叛亂者，共八百余人，分散在田野中。趙儼下令︰只取那些謀劃叛亂的首領進行懲治，其余的一概不追究。郡縣將所逮捕的人全部釋放，于是叛兵相繼回來投降。趙儼秘密上報︰「應當將這批人送到大營，請用舊部隊來鎮守關中。」魏公曹*派將軍劉柱率兩千人前往，約定等抵達後再發遣關中兵。不久事情泄露。各營非常驚恐，用勸導已不能使眾人安定下來。趙儼于是宣布︰「我將在你們當中挑選溫和老實的一千人留下，鎮守關中，其余的全都派往東方。」于是召見主管官員，命令呈上各營士兵名冊，立刻進行擇別。留下來的人情緒穩定，與趙儼同心，那些該走的人也不敢有所舉動。趙儼在一天內將該走的人全部發遣上路，並將所留下的一千人分布到各處守置。不久，劉柱所率部隊從東方趕到，趙儼于是再次威脅勸導，將留下的一千人也一並發遣，讓他們跟在先前被發遣的部隊後面，一同前往東方。總共安全送到東方二萬余人。