在公元215年，曹操击败张鲁大军。攻陷了汉中，此时的刘备正率领五万大军支援关羽。留下夏侯渊十万精甲镇守汉中，又命令夏侯渊督张郃、徐晃等人攻打巴西、巴东、巴郡，大量百姓被掠夺，欲把刘备困在四川盆地。刘备听说曹操攻陷汉中后，连忙与孙权求和。以湘水为界，瓜分荆州。
同年，刘备率领张飞进军宕渠。刘备驻军在瓦口，别遣张飞率领1万大军走小道。突袭张郃，张郃大败。仅率十余骑，弃马缘山逃跑。三巴地区得以平定，此战过后刘备返回成都。
在215-217年，刘备几乎无任何战事。估计在休养生息，准备夺取汉中的计划。
公元217年，刘备采取法正、黄权的策略。率领八万大军（主流说法）北上争夺汉中。
刘备与夏侯渊在阳平关对峙了一年有余，始终没有攻下阳平关。反而在战事上频频受挫，下辩之战张飞、马超的疑兵之计，被曹休识破。曹洪率领大军猛攻，当场阵斩任夔，吴兰逃入氐人地盘，被氐王强端斩杀送首；雷铜阵亡。
又派陈式截断马鸣阁道，试图切断曹军后路。但是徐晃帅军挫败陈式，投山坠亡的士兵非常多。
其次刘备本人亲自率领1万精锐攻打广石，分为十部连番猛攻张郃，逼得张郃亲自率军坚守搏杀。刘备大军不能攻克。
战事上连连受挫，战事已经僵持一年有余。法正献策：“让刘备从小道迂回至汉水南岸，突袭定军山。如诺夏侯渊置之不理，则截断粮道。阳平关可不攻自破，如若夏侯渊率军来攻。我军居高临下，将其击败。必能攻陷汉中全境。”
刘备听从其策，留下高翔。自己率领大军迂回突袭定军山，抢先占领定军山。十万哥听说刘备神兵天降，占领定军山之后。连忙率领张郃、赵颙等人来争夺定军山。刘备在山上看见夏侯渊的大军已经安营扎寨，夏侯渊让张郃屯兵东围，自己把守南围。就命令士兵放火烧夏侯渊鹿角于走马谷，自己率领大军连夜猛攻张郃大营。张郃交战失利，连忙向夏侯渊求救。
夏侯渊派遣大量的士兵援救张郃，自己则率领四百亲兵补修鹿角。刘备当机立断，命令黄忠率兵突袭，居高临下，鼓噪震撼军心。黄忠推锋陷阵，所向披靡。夏侯渊当场授首，士兵溃败。
刘备和黄忠乘胜推进，阵斩夏侯渊之子夏侯荣及益州刺史赵颙。张郃败走，收拢士兵撤退至汉水北岸。刘备想要乘胜击之，郭淮设计疑兵。刘备发现按兵不动。
曹真率领大军，在阳平关击败高翔。等到曹操率领大军进至汉中的时候，刘备驻扎在高山，拒不出战。曹操攻打阳平关，积月不拔，亡者日多。刘备派遣赵云、黄忠等人挫败曹军于汉水，王平投降刘备。曹公见久攻不下，只得率领大军撤退。刘备随后攻陷汉中，命令孟达、刘封、李严三人晋军攻陷上庸、房陵、西城。
刘备最后取得汉中之战的胜利，不看此次战斗，刘备和曹操战斗的表现有多窝囊。但是战果挺不错的，一下带走曹魏4名将领，连克四座郡县。此次战役奠定蜀汉格局，刘备随后自封汉中王。
汉中之战刘备运用的策略运用
1.车轮猛攻：万余精锐分为十部，猛攻张郃于广石
2.迂回突袭：走小道迂回袭占定军山，反客为主
3.调虎离山：刘备火烧鹿角，引诱夏侯渊修补鹿角
4.声东击西：向东猛攻张郃，迫使夏侯渊分兵，分割夏侯渊大军
5.鼓噪偷袭：命令黄忠，登高击鼓。鼓声震天，推锋并进，斩首夏侯渊
6.龟缩消耗：坚守高杉，拒不出战。曹军亡者日多，逼退曹操