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建安二十二年（217）刘备认为汉中与西蜀唇齿相依，若不控制汉中，则无蜀矣。刘备谋士法正在外掌握着益州首府蜀郡的行政大权（蜀郡下辖成都县），在内仍然经常为刘备出谋划策，是刘备的主要谋士。法正性格恩怨分明、睚眦必报，掌握大权后，曾经对他有过小恩惠的人都受到他的照顾，他有过小矛盾的人都加以报复，擅杀毁伤己者数人。有人向诸葛亮告发，希望他能够禀报刘备，不要让法正作威作福。而诸葛亮深知法正是深得宠信的肱股之臣，劳苦功高，因此不加过问。法正向刘备献计，认为曹操一举降伏张鲁，却未继续进攻益州，而留下夏侯渊、张郃驻守汉中，一定是内部动乱，而夏侯渊、张郃的才能不足以守住汉中，应该立即发兵夺取汉中。且告诉刘备夺取汉中的意义：上，可以讨伐国贼，尊崇汉室；中，可以蚕食雍、凉二州，开拓国境；下，可以固守要害，是持久的战略。刘备表示同意，便带黄忠、张飞、赵云、雷铜、吴兰等将进军阳平关。这一年二月，建安七子有五人因瘟疫而死，有陈琳、王粲、刘桢、徐干、应玚，七子中阮瑀早于公元212年去世，孔融也被曹操所杀。建安七子就这样结束了各自的人生，曹操和曹丕不得不派人解决这场瘟疫。曹丕刚成为太子时候，刘备进攻汉中的消息传来，让曹操很头疼，立即让新晋将领王异和曹洪带兵支援汉中的夏侯渊、张郃、郭淮。大将张飞、吴兰、雷铜等攻入武都郡（今甘肃成县西），曹洪奉命抵抗。曹操得知驻守荆州的关羽也正在蠢蠢欲动，等待曹操露出破绽，形势危急。魏蜀双方交兵，曹洪在下辩击败吴兰斩部将任夔等，曹操决定继续派遣援军，曹真被拜为中坚将军，曹休被任命为骑都尉，与议郎辛毗一起担任主帅都护将军曹洪的参军，曹休想到了曹操在他出征前的话：““你虽名为参军，但其实就是这支军队的主帅。”。曹真等人的援军到来，曹洪便把所有军务交给了曹休。刘备见曹军进至下辨，于是遣张飞屯驻于固山一带，声称要切断曹军的后路。曹洪与诸将进行商议后都对是否继续进军犹豫不决，曹休说：“刘备的军队如果真的要切断我军后路，就应该隐蔽地行动，暗中设伏。如今却先虚张声势，说明这只是刘备等人的疑兵之计。我军应该趁敌人尚未在下辨集结大军之时，尽快击破吴兰。一旦吴兰被击败，张飞的疑兵就毫无意义了，必定会自行退走的。”曹洪听从了他的建议，进兵击破吴兰，张飞其后果然退走，曹真、曹休、张既等联手在马超、张飞撤退时杀出，成功击破雷铜、吴兰部，雷铜、吴兰战死。刘备遂于建安二十三年四月率大军亲至阳平关（今陕西沔县西北）。曹操的虎豹骑营将领基本都已参战。曹操部将夏侯渊、张郃、徐晃等率军与刘备夹关对峙。刘备为了速战速决派部将陈式等十余营袭击马鸣阁（今四川广元北），企图切断曹军后方通道，徐晃识破此计击破陈式，陈式不得以败走，陈式军堕落山谷伤亡众多。不久，马鸣阁道为刘备军攻克。刘随即进攻广石及阳平关，夏侯渊与徐晃、张郃集兵抗击，刘备屡攻不克，遂急书益州增兵。诸葛亮征询从事杨洪意见，洪说：“汉中则益州咽喉，存亡之机会，若无汉中，则无蜀矣！此家门之祸，男子当战，女子当运，发兵何疑？”于是诸葛亮迅速调集兵力，派往汉中，增援刘备。由于汉中形势紧张，曹操不得已亲自于七月出关，九月坐镇至长安(今陕西西安西北)密切注视汉中局势。曹操听说徐晃击败陈式的事情后，非常高兴，给了徐晃指挥军队的符节，并下令说：“这一条阁道是汉中的咽喉险要之地，刘备想断绝内外联系，夺取汉中。将军这一举粉碎了刘备的计划，真是妙计中的妙计啊！”蜀中的诸葛亮扔没有参与战事和谋划，只是按时替刘备提供资援。
刘备有一次与曹军在作战中，形势不利，本应马上撤退，而刘备却大怒不肯撤军，无人敢进谏。当时箭如雨下，法正便走去挡在刘备前面。刘备赶紧喊道：“孝直避箭。”法正回道：“连明公也冒着箭雨、飞石，何况我呢？”刘备只好允诺：“我和你一起撤退。”便暂时撤军了。公元218年（建安二十三年）四月，代北乌桓无（能）臣氐等造反，曹操任命曹彰担任北中郎将，行使骁骑将军的职责。临出发以前，曹操告诫曹彰说：“在家里我们是父子，接受了命令就是君臣了，一举一动都要按王法行事，你要引为儆戒呀！”曹彰北征进入涿郡的境内，叛变的乌丸族几千骑兵攻到，当时曹彰的兵马尚未集结，只有步兵一千人，战马几万匹。
曹彰用田豫的计策，坚守阵地的要冲。敌人溃败逃散，曹彰追击，亲自与敌人搏战，箭射敌骑，应声而倒的前后连成一串。打了半天，曹彰的铠甲中了几箭，气势更加雄壮，乘胜追击，直到桑干河，距离代郡有二百多里。军中长史和众将都认为部队远道而来，人马疲累，又有命令不许过代郡，不许深入敌境，违令轻敌。曹彰说：“率军出征，只是为了取胜，为什么要受限制呢？敌人还没跑远，追上去就能击溃他们。服从命令放跑敌人，决不是良将。”便上马，命令部队：“落后者斩！”一天一夜追上了敌人，出击大获全胜，斩首俘虏了几千人。曹彰超过常例几倍地犒赏将士，全军没有不高兴的。当时鲜卑族的首领轲比能率领几万人马观望双方强弱，看到曹彰奋力冲杀，所向披靡，便请求臣服。这样北方便平定了。那时候，曹操在长安，召曹彰到自己的行营。曹彰从代郡经过邺县，太子对曹彰说：“你刚立了功，现在去西边面见主公，注意不要骄傲自夸，回答问题要表现得谦虚。”曹彰到了长安，按照太子所说的，把功劳都归于众将。曹操很高兴，捋着曹彰的胡子说：“黄须儿居然大不简单！”
同年九月，曹操其时在汉中与蜀军鏖战，而刘备栖军于山头之上，命刘封下山挑战。曹操便骂：“你这个卖草鞋的小子，竟然派你的义子领兵来抵抗我，啊！看我叫我（亲生）的黄须儿来。”于是下令召曹彰助战。曹彰于是日夜倍道兼进，然而西到长安之时曹操已经从汉中回来。曹操东还后，以曹彰行越骑将军，留守长安。建安二十四年（219）一月，刘备久攻阳平关仍未克，乃引军南渡汉水，于定军山前扎营。诸葛亮献计遣赵云、黄忠攻打曹军粮仓天荡山。夏侯渊率兵前来争山，筑围与刘备军相峙，自率轻兵守南围，以张郃守东围。刘备军乘夜分十部先攻东围，张郃率亲兵与蜀军进行对抗，刘备不能攻克张郃退走走马谷，放火烧营，夏侯渊知张郃兵少，调部分兵力来增援。法正献计给黄忠：“将军可守在半山，某居山顶。待夏侯渊兵至，吾举白旗为号，将军却按兵勿动；待他倦怠无备，吾却举起红旗，将军便下山击之：以逸待劳，必当取胜。”黄忠大喜，从其计。夏侯渊多次叫阵，黄忠不应，让夏侯渊军备松懈，法正让刘备再次放火烧毁了曹军阵地前的防卫工事鹿角，夏侯渊亲自率四百军士出营救火、修补鹿角。此时，法正看准时机，见夏侯渊正处於劣势，提议全力进攻夏侯渊，刘备于是命黄忠居高临下从后方擂鼓突袭，夏侯渊猝不及被黄忠斩杀，益州刺史赵颙也战死，曹军溃败。
夏侯渊作战勇猛，与其兄夏侯惇一样性格刚烈，但对于使用计谋比较忽视。曹操也常告诫他：“为将当有怯弱时，不可但恃勇也。将当以勇为本，行之以智计；但知任勇，一匹夫敌耳”，但最后还是战死。夏侯渊是一位非常出色的军事将领，擅长打运动战，所以当时军中流传着一句话，“典军校尉夏侯渊，三日五百，六日一千。”夏侯渊参加过曹操指挥的历次战役，并且经常受委派到各地平定叛乱。最出色的一次战役是攻打韩遂的兴固之战，韩遂的部下多为氐族和羌族，十分精锐。夏侯渊长途奔袭，袭击了韩遂的后方，韩遂来救，又当机立断，以疲劳而且不占质量、数量优势的军队一举击败了韩遂，韩遂从此一败涂地，坐待夷灭。又消灭了割据河西长大三十多年的宋建。凉州各族的族长酋长看到夏侯渊，都心惊胆战。
他对士兵、下属很好，当打败敌人后，都会将军粮分发给缺粮的军士，令军心重新振作。为人也极重义气，曹操年少时在家乡犯了案，夏侯渊居然为他顶罪，后来曹操把他拯救出来才免于难。又有一年饥荒，他放弃了自己亲生儿子，而为了养活死去弟弟的孤女。陈寿评价：“夏侯、曹氏，世为婚姻，故惇、渊、仁、洪、休、尚、真等并以亲旧肺腑，贵重于时，左右勋业，咸有效劳。”曹操评价过：“宋建造为乱逆三十馀年，渊一举灭之，虎步关右，所向无前。仲尼有言：‘吾与尔不如也。’”“为将当有怯弱时，不可但恃勇也。将当以勇为本，行之以智计；但知任勇，一匹夫敌耳。”夏侯渊谥号愍侯，封爵博昌亭侯，官至征西将军。张飞之妻夏侯涓听闻夏侯渊阵亡，向张飞请求：“请求葬我的叔父吧。”张飞答应厚葬夏侯渊，刘备也同意了。
张郃同败军一起退守阳平关东。而当刘备听闻夏侯渊被斩杀，大怒说：“要杀就杀张郃，杀夏侯渊有什么用！”曹军不得已退守阳平关东。夏侯渊与刘备作战时，郭淮有病，未能随其出战。夏侯渊死后，魏军新失主帅，怕为蜀军所乘，三军皆失色。司马郭淮和督军杜袭收敛散卒，号令诸军：“张将军是国家的名将，深为刘备所忌惮；如今军情紧迫，只有在张将军的指挥下，才能转危为安。”于是推举张郃继夏侯渊为魏军主帅。张郃出任，诸将皆受张郃指挥，军心乃定。第二天，刘备欲渡汉水来攻。诸将认为寡不敌众，想依水为阵以拒蜀军。郭淮说：“这是向敌人示弱，不能击败敌人，这不是上策。不如撤离岸边，在远处设阵，诱使敌人前来，等他们渡到河中央再发起进攻，一定可以打败刘备。”遂在汉水以北列阵，打算等到蜀军涉水半渡时进行反击。刘备疑心重重，隔水相持而不渡。郭淮遂坚守，示无还心。曹操听到夏侯渊之死，曹真为征蜀护军，三月，魏王曹操以汉中危急，自长安出斜谷道，亲临汉中指挥作战。让张郃假节，以郭淮为张郃司马。此时黄忠击败张郃，老将黄忠凭一时血气之勇，率领精兵到天荡山欲夺曹军粮草，不料中了埋伏，刘备见黄忠不会，便派赵云率数十骑前往侦视。赵与魏军突然遭遇，即勇猛冲其前阵，魏军大乱，赵且战且退。魏军散而复合，追至赵云营下。时沔阳长张翼正想关闭营门据守，赵云玩起了“空城计”，让兵士大开营门，偃旗息鼓。魏军到赵云营前，疑有埋伏，不敢再追而回。此时，赵云令士卒擂鼓震天，以劲弩于后追射，魏军惊骇慌乱，自相践踏，堕入河水溺死者无数。次日晨，刘备至赵云营视察，赞道：“子龙一身都是胆也”。
魏军与刘备军对峙月余，士卒逃亡甚多，军粮接应不上，士气低落。曹操复遣大军从斜谷小路而进，来取汉水。刘备笑道：“曹操此来无能为也。我料必得汉水矣。”乃率兵于汉水之西以迎之。曹操命徐晃为先锋，前来决战。帐前一人出说：“我深知地理，愿助徐将军同去破蜀。”曹操视之，乃巴西宕渠人也，姓王，名平，字子均；现充牙门将军。曹操大喜，遂命王平为副先锋，相助徐晃。曹操屯兵于定军山北。徐晃、王平引军至汉水，晃令前军渡水列阵。王平说：“军若渡水，倘要急退，如之奈何？”徐晃说：“昔韩信背水为阵，所谓致之死地而后生也。”王平说：“不然。昔者韩信料敌人无谋而用此计；今将军能料赵云、黄忠之意否？”徐晃说：“你可引步军拒敌，看我引马军破之。”遂令搭起浮桥，随即过河来战蜀兵。徐晃引军渡汉水，王平苦谏不听，渡过汉水扎营。黄忠、赵云告刘备说：“某等各引本部兵去迎曹兵。”刘备应允。二人引兵而行。黄忠谓赵云说：“今徐晃恃勇而来，且休与敌；待日暮兵疲，你我分兵两路击之可也。”赵云同意，各引一军据住寨栅。徐晃引兵从辰时搦战，直至申时，蜀兵不动。徐晃尽教弓弩手向前，望蜀营射去。黄忠谓赵云说：“徐晃令弓弩射者，其军必将退也：可乘时击之。”言未已，忽报曹兵后队果然退动。于是蜀营鼓声大震：黄忠领兵左出，赵云领兵右出。两下夹攻，徐晃大败，军士逼入汉水，死者无数。晃死战得脱，回营责王平说：“你见吾军势将危，如何不救？”王平说：“我若来救，此寨亦不能保。我曾谏公休去，公不肯所，以致此败。”徐晃大怒，欲杀王平。王平当夜引本部军就营中放起火来，曹兵大乱，徐晃弃营而走。王平渡汉水来投赵云，赵云引见刘备。王平尽言汉水地理。刘备大喜道：“孤得王子均，取汉中无疑矣。”遂命王平为偏将军，领乡导使。
徐晃逃回见曹操，说：“王平反去降刘备矣！”曹操大怒，亲统大军来夺汉水寨栅。赵云恐孤军难立，遂退于汉水之西。两军隔水相拒，曹操见刘备背水下寨，心中疑惑，使人来下战书。刘备同意。次日，两军会于中路五界山前，列成阵势。操出马立于门旗下，两行布列龙凤旌旗，擂鼓三通，唤刘备答话。玄德引刘封、孟达并川中诸将而出。曹操扬鞭大骂道：“刘备忘恩失义，反叛朝廷之贼！”刘备说：“我乃大汉宗亲，奉诏讨贼。你上弑母后，自立为王，僭用天子銮舆，非反而何？”曹操怒，命徐晃出马来战，刘封出迎。交战之时，玄德先走入阵。封敌晃不住，拨马便走。操下令：“捉得刘备，便为西川之主。”大军齐呐喊杀过阵来。蜀兵望汉水而逃，尽弃营寨；马匹军器，丢满道上。曹军皆争取。曹操急鸣金收军。众将说：“我等正待捉刘备，大王何故收军？”曹操说：“我见蜀兵背汉水安营，其可疑一也；多弃马匹军器，其可疑二也。可急退军，休取衣物。”遂下令道：“妄取一物者立斩。火速退兵。”曹兵方回头时，孔明号旗举起：玄德中军领兵便出，黄忠左边杀来，赵云右边杀来。曹兵大溃而逃，孔明连夜追赶。操传令军回南郑，只见五路火起，原来魏延、张飞得严颜代守阆中，分兵杀来，先得了南郑。曹操心惊，望阳平关而走。刘备大兵追至南郑褒州。安民已毕，玄德问孔明曰：“曹操此来，何败之速也？”诸葛亮说：“曹操平生为人多疑，虽能用兵，疑则多败。我以疑兵胜之。”刘备说：“今曹操退守阳平关，其势已孤，先生将何策以退之？”诸葛亮说？“亮已有一计了。”便差张飞、魏延分兵两路去截曹操粮道，令黄忠、赵云分兵两路去放火烧山。四路军将，各引向导官军去了。曹操退守阳平关，令军哨探。回报曰：“今蜀兵将远近小路，尽皆塞断；砍柴去处，尽放火烧绝。不知兵在何处。”操正疑惑间，又报张飞、魏延分兵劫粮。曹操问道：“谁敢敌张飞？”许褚说：“我愿往！”曹操令许褚引一千精兵，去阳平关路上护接粮草。解粮官接着，喜曰：“若非将军到此，粮不得到阳平矣。”遂将车上的酒肉，献与许褚。许褚痛饮，不觉大醉，便乘酒兴，催粮车行。解粮官说：“日已暮矣，前褒州之地，山势险恶，未可过去。”许褚说：“我有万夫之勇，岂惧他人哉！今夜乘着月色，正好使粮车行走。”许褚当先，横刀纵马，引军前进。二更已后，往褒州路上而来。行至半路，忽山凹里鼓角震天，一枝军当住。为首大将，乃张飞也，挺矛纵马，直取许褚。褚舞刀来迎，却因酒醉，敌不住张飞；战不数合，被飞一矛刺中肩膀，翻身落马；军士急忙救起，退后便走。张飞尽夺粮草车辆而回。
却说众将保着许褚，回见曹操。曹操令医士疗治金疮，一面亲自提兵来与蜀兵决战。刘备引军出迎。两阵对圆，刘备令刘封出马。曹操骂道：“卖履小儿，常使假子拒敌！我若唤黄须儿来，你假子为肉泥矣！”身边部将立即下令让曹彰助阵。曹彰于是日夜倍道兼进。刘封大怒，挺枪骤马，径取曹操。操令徐晃来迎，封诈败而走。操引兵追赶。蜀兵营中，四下炮响，鼓角齐鸣。操恐有伏兵，急教退军。曹兵自相践踏，死者极多，奔回阳平关，方才歇定。蜀兵赶到城下：东门放火，西门呐喊；南门放火，北门擂鼓。曹操大惧，弃关而走。蜀兵从后追袭。操正走之间，前面张飞引一枝兵截住，赵云引一枝兵从背后杀来，黄忠又引兵从褒州杀来。曹操大败。诸将保护曹操，夺路而走。
夏侯渊战死的消息传到其子夏侯霸耳中，夏侯霸发誓：“定要刘备他们血债血还！”
公元218年10月（建安二十三年十月），孙权亲自骑着马去庱亭这个地方射虎，他所骑乘的马被老虎抓伤，孙权把双戟投向老虎，老虎却停了下来，孙权用戈攻击老虎，才把老虎抓获了。