十二月，曹操大军返回京师，让夏侯渊留在长安，任命议郎张既为京兆尹。张既用怀柔的政策招集流亡难民重返家乡、重建家园，很受百姓的拥戴。
刘备入蜀
扶风人法正一直没有受到刘璋重用，又被和他一同客居益州的同乡所轻视，郁郁寡欢，很不得志。法正与益州别驾张松关系很好，张松自负自己的才干，觉得与刘璋一起不能成大事，经常暗自叹息。
张松劝刘璋联合刘备，刘璋说：“谁做使者？”张松推荐法正。刘璋于是派法正出使，法正先是推辞，然后假装不得已的样子表示同意出使回来后，对张松说刘备有雄才大略，两人就密谋奉迎刘备入蜀。
曹操派钟繇攻打张鲁，刘璋听说后，非常恐惧。
张松乘机劝他说：“曹军如果攻下汉中，利用张鲁的物资进攻益州，有谁能够抵挡呢？刘备是您的同宗，擅长用兵。又与曹操敌对，如果让刘备去讨伐张鲁，一定能打败他。张鲁一破，益州就得到支援，曹操就算进攻，也已无能为力。而在本州的将领如庞羲、李异等人，都凭旧功骄纵蛮横，还有投靠别人的想法。如果得不到刘备的帮助，外有强敌，内有叛乱，我们一定会失败的。”刘璋听从了他的建议，派法正率领4000人去迎接刘备。
主簿黄权劝刘璋说：“刘备以骁勇著世，现在把他请来只当部下对待，怕他不会满意；如果以礼相待，那么一国之中又难容二主，客人安如泰山，主人就会危如累卵。不如封锁边界，再看局势而定。”刘璋不听，把黄权调出去担任广汉的长官。
从事王累把自己吊于城门之上，想以此劝阻刘璋不让刘备入川，刘璋也一概不听。
法正到荆州后，私下向刘备献计说：“将军英明神武，而刘璋懦弱无能。张松是益州长官，有他内应，攻取益州易如反掌。”刘备还有疑心，所以没有轻易点头。
庞统对刘备说：“荆州凋敝，而且东有孙权、北有曹操，难以施展。现在益州人口众多，土地肥沃，财物充足，如果真能获得益州，以此为根据地，可以成就大事！”
刘备说：“曹操与我水火不相客：曹操严厉，我就宽厚；曹操凶暴，我就仁慈；曹操诡诈，我就忠信。凭此，我才可以成就大事。如果现在因贪图小利而在天下人面前失去信义，以后我何以立足？”
庞统说：“天下混乱的时候，一种方法不会处处灵通。而且兼并弱小，进攻愚昧，取之不义，但再用合乎礼义的方法治理，都是古人所崇尚的。等大事已定，再赐给刘璋一块大的封地，不算违背信义；如果我们不去夺取，终究会落到别人手里。”
刘备同意了，留下诸葛亮、关羽等驻守荆州，亲率大军进入益州。
刘璋下令沿途各郡、县，为刘备提供兵马粮草。刘备进入益州，就像回到家里一样，前后获赠的各种资财数以亿计。
刘备到达巴郡，巴郡太守严颜悲愤地说：“这真是所谓‘独坐空山，放虎自卫’呀！”
刘备前行至涪城。刘璋率领步兵、骑兵3万多人，还有车辆帐篷，恭迎刘备。
张松让法正向刘备建议，趁会面之机偷袭刘璋。刘备说：“这件事情，不能做得那么仓促！”庞统说：“如用此计，那么将军不用兴兵动武，就可坐得一州之地。”刘备说：“大过已成，万万不可。”
刘璋、刘备相互推崇，以礼相待。两人部下的官兵，也互相交往，常聚众宴饮。
刘璋给刘备补给车马、粮草，让他去进攻张鲁，还让刘备指挥驻守在白水的益州部队。于是加上刘备所指挥的军队总共有3万多人，车辆、铠甲、武器、粮草和军费都很充足。
刘璋返回成都，刘备则北行至葭萌。这时刘备并没有立即进攻张鲁，而是先广施恩德，收买人心。
刘备平定蜀中
汉建安十七年（公元212年），刘璋让刘备率军进攻张鲁，刘备下令暂时驻扎于葭萌。
刘备取汉中
庞统向刘备建议说：“现在应该迅速袭击成都。刘璋不懂军事，又无防备，必然可以一举平定，这是上策。
“杨怀、高沛都是刘璋手下的名将，拥握重兵。听说他们曾多次劝刘璋与您疏远。将军不如派人去告诉他们，说荆州有紧急情况，您准备回去援助，并假装要回去的模样。这两个人既佩服将军的英名，又欣喜将军离去，估计一定会只带很少的人，前来送行；我们可以趁机抓住他们，再去吞并他们的部队，再进军成都，这是中策。
“退回白帝城，再谋时机，这是下策。但若在这儿犹豫不决、无所作为的话，难以为继。”刘备同意采用庞统的中策。后来曹操进攻孙权，孙权向刘备求援。刘备给刘璋写信，向他说明自己必须回军援救孙权，并请求刘璋补充他1万兵力和物资粮草。
刘璋只答应给他4000士兵，其余的要求都只落实一半。刘备于是趁机刺激属下说：“我们为益州征讨强敌，奋战疆场，而刘璋却积攒财物，舍不得犒赏，这样怎么能让士大夫为他死战呢？”
刘备一走，张松写信给刘备和法正说：“大事即成，为何无故离开呢？”
张松的哥哥、广汉太守张肃知晓张松的密谋后，害怕祸及自身，就向刘璋告发了张松。
刘璋大怒，杀掉张松。又向驻守各关口和要塞的将领发送檄文，命令他们与刘备绝交。刘备非常生气，召见刘璋手下的白水军督杨怀、高沛，责备他们对客人无礼，并将两人杀害。然后率领军队进驻关头，吞并了杨怀、高沛的部队。又继续进军，占领涪城。
次年，益州从事郑度听说刘备起兵，对刘璋说：“左将军刘备孤军深入，并且兵力不足，军心不稳，军队缺少给养，只能靠田野里的庄稼为食。
“我们不妨把巴西与梓潼的百姓全都驱赶到白水、涪水以西，销毁巴西与梓潼仓库中的粮食物资和田野里的庄稼；同时修筑营垒，深挖战壕，以逸待劳，等他们到来。
“刘备前来挑战，我们就坚守不出。这样，不足百日，他们一定会自动撤退。我们趁机追击，一定可以擒获刘备。”
刘备获悉此计后同法正商量对策。法正说：“刘璋肯定不会采纳郑度的计策，您不必担心。”
刘璋果然对部下说：“千古以来哪有迁移百姓来躲避敌人的！”于是不采用郑度的计策。
刘璋派刘、冷苞、张任、邓贤、吴懿等人抵御刘备，结果都被击败，退守绵竹以后，吴懿向刘备投降。刘璋又派护军李严、费观统领驻守绵竹的军队，但两人也投降了刘备。
如此，刘备的兵力更加强大，并占领了周围的县城。
刘、张任与刘璋的儿子刘循退回雒城驻守。刘备进军，包围了雒城。张任出城与刘备大军交战，结果大败，张任战死。
汉建安十九年（公元214年），刘备围城不下。其间，庞统不幸被流箭射中，伤重而死。
法正写信给刘璋，希望他投降：“左将军刘备起兵以来，对您仍有旧情，并无恶意。我认为您不妨归顺，以保留您的家族。”刘璋没有回信。
刘备终于攻下雒城，进军成都。诸葛亮、张飞、赵云也率领军队前来会合。
马超知道张鲁能力不足，张鲁的部将杨昂等人又多次诋毁他，心中抑郁不安。
刘备派建宁督邮李恢前去劝降，马超就从武都逃到氐人部落，并寄信求降。
刘备暗中派兵相助。马超到达成都后，刘备让他驻守城北，城里的人都很惊恐。刘备包围成都几十天，派从事中郎简雍进城劝降刘璋但城中官吏和百姓都愿意抵抗到底。
刘璋说：“我们父子统领益州20多年，百姓未得益处。百姓苦战3年，暴尸荒野，全是我的错！”于是下令打开城门，和简雍共乘一辆马车出城投降，部下痛哭流涕。刘备把刘璋安置在公安，归还他的全部财物，并授予振威将军的印绶。
刘备进入成都，大摆酒宴，犒劳士兵。将城中全部财物赐给将士，粮食和丝帛则物归原主。刘备兼任益州牧，拜诸葛亮为军师将军、益州太守。随后封官拜将，建立地方政权。
吕蒙计夺零陵
孙权曾经对吕蒙说：“你现在担任要职，必须加强学习。”吕蒙以军中事务繁忙为借口推辞。
孙权说：“我并非让你研究儒家经典，成为博士！只是要你博览群书、熟知历史。你说事务繁忙，难道比我还忙吗？我经常读书，自以为收益良多。”于是吕蒙就开始读书。
鲁肃路过浔阳，与吕蒙交谈后大吃一惊，说：“你现在雄才大略，已经不再是吴郡的那个阿蒙了！”吕蒙说：“士别三日，当刮目相看，大哥难道不知道？”鲁肃就去拜见吕蒙的母亲，与吕蒙结为好友。
刘备得到益州后，孙权派中司马诸葛瑾向刘备索要荆州。刘备不答应，说：“我正准备夺取凉州；等到平定凉州后，再归还你们吧。”
孙权说：“这是借口罢了。”于是任命了长沙、零陵、桂阳三郡的地方长官。三郡长官前去上任，却被关羽驱逐了出去。
孙权大为恼火，派吕蒙率领两万士兵夺取三郡。长沙、桂阳两郡都望风归降，只有零陵太守郝普据城坚守，不肯投降。这时刘备派出关羽夺取三郡。
孙权亲自坐镇陆口，指挥鲁肃率领1万士兵驻守益阳，抵挡关羽；又急召吕蒙，让他放弃零陵，去帮助鲁肃。
吕蒙接到孙权的书信后，偷偷藏了起来。当夜，他召集部下将领，宣布出兵，次日早晨，军队进攻零陵。
吕蒙对郝普的老朋友邓玄之说：“郝普识忠义之事，但他不懂时势。现在刘备在汉中被夏侯渊包围，关羽还在南郡，有我们主公亲自讨伐。他们无力自保，更无余力来援助零陵！
“现在我去进攻零陵，用不了多久，一定可以攻进城去。城破之后，郝普丧命，还让年老白发的老母亲也牵连受诛，岂不让人痛心？我想郝普是以为还可以等来救兵，所以坚守到现在。你为什么不去见他，告诉他利害祸福呢？”
邓玄之去见郝普，转述了吕蒙的话。郝普害怕，出城投降。
吕蒙亲自迎接郝普，并把孙权的书信给他看，然后拍手大笑。郝普见到书信，知道刘备已经到达公安、关羽也在益阳，惭愧非常。
曹操得陇不望蜀
汉建安二十年（公元215年）三月，魏公曹操攻打张鲁，计划从武都进入氐人的地盘。氐人在路上阻截，但却大败。
四月，曹操从陈仓出发，取道大散关，到达河池。击败氐王窦茂。西平、金城的守将麴演、蒋石等人一起杀死韩遂，并将他的首级送给曹操。
七月，魏公曹操抵达阳平。张鲁投降，他的弟弟张卫不愿意，率领几万士兵坚守关隘，抵御曹操。
曹操曾听闻：“张鲁很容易攻破，阳平城与南边和北边的山相去甚远，无法防守。”就听信了。等他亲自前去观察后，发现并非如此，于是感叹说：“不能轻信他人所言啊。”
曹操攻打阳平山上的各处驻军，由于山势险峻，不易攀登，久攻不下，曹操很沮丧，就想开拔军队，截断山路后撤退，派大将军夏侯惇、将军许褚召回山上的士兵。
但是先头部队夜里迷了路，误入张卫军营，营中士兵惊慌失措，纷纷逃走。侍中辛毗、主簿刘晔等人于是马上报告夏侯惇、许褚说：“我军已经占领了敌人的重要据点，敌人已经溃散。”夏侯惇亲自前去观察，证实后回去报告曹操，于是曹操派大军进攻张卫，张卫等人连夜逃走。
张鲁于是准备向曹操投降。阎圃说：“现在迫于形势投降，结果一定非常悲惨，不如依附杜濩，投奔朴胡，共同抗曹，然后送上礼物，再行归顺，功劳一定比现在大。”于是张鲁依计行事。
张鲁的部下想烧掉所有的财物和库房，张鲁说：“我们原想归降，只是未能。现在离开，只是为了躲避锋芒，并没有恶意。财物和库房，是属于国家的，不能烧。”如此离开。
曹操进入南郑，非常赏识张鲁的做法；又因为张鲁原有投降之意，于是派人去劝慰他。
丞相主簿司马懿对曹操说：“刘备使诈劫持了刘璋，蜀人并未完全归附，他却又率军远征江陵；机不可失，失不再来。我们现在攻克了汉中，益州震惊恐惧，趁这个时机进攻，敌人一定会土崩瓦解。要把握良机。”
曹操说：“人贪心太多；已经得到了陇地，还想得到蜀地吗？”
