汉建安十六年（公元211年）三月，曹操任命司隶校尉钟繇攻打张鲁，命令征西护军夏侯等人，率领大军从河东出发，与钟繇会合。
仓曹属高柔劝曹操说：“大军西进，韩遂、马超会怀疑我们是去偷袭他们，一定会互相煽动。丞相您应当先安抚三辅地区，平定了三辅，只要往各地区发放檄文，就可以平定汉中。”曹操不听。
关中的将领果然起了疑心，马超、韩遂、侯选、程银、杨秋、李堪、张横、梁兴、成宜、马玩等十支部队起兵反叛，加在一起有十万人马，据守潼关。曹操派安西将军曹仁统帅各将领抵抗，让他们坚守营寨，不要出战。命令五宫中郎将曹丕留下驻守邺城，让奋武将军程昱协助曹丕处理军务；任命门下督徐宣为左护军，在邺城统率各部；任命乐安人国渊为丞相府的居府长史，负责留守事务。
七月，曹操亲自率领大军，攻打马超等人。
许多参与军务的人都说：“函谷关以西的士兵擅长使用长矛，不挑选精锐的部队作前锋，是抵挡不住的。”
曹操说：“战事的主动权在我，不在敌人。他们虽然善用长矛，我会让他们的长矛无用武之地。你们就等着看好了。”
八月，曹操抵达潼关，与马超等人隔着潼关安营扎寨。曹操急着控制局势，暗中派遣徐晃、朱灵率领步兵、骑兵四千人渡过蒲阪渡口，到黄河以西扎营。
闰八月，曹操从潼关向北渡过黄河，大军先渡，曹操与虎贲武士一百多人留在南岸断后。这时马超率领步兵、骑兵一万多人前来进攻，箭像雨点一样飞来，曹操仍然坐在折凳上不动。许褚扶曹操上船，撑船的人被流箭射中死了，许褚左手举起马鞍为曹操抵挡乱箭，右手撑船。校尉丁斐把曹军携带的牛马放出来引诱敌人，马超的军队大乱，士兵都争着去抢牛马，曹操才得以渡过黄河。
曹操大军从蒲阪渡过西河，沿河开凿甬（yǒnɡ）道，逐渐向南推进。马超等人退守渭口，也就是渭水流进黄河的入口。曹操设下许多疑兵，暗中却用船载着士兵进入渭水，修筑浮桥，然后趁夜另派士兵到渭水南岸扎下营垒。马超等人连夜进攻，被埋伏的士兵打败。马超等人到渭南驻军，派使者求和，说愿意割让黄河以西的土地。曹操不答应。
九月，曹操进军，全部军队都渡过渭水。马超等人屡次挑战，曹操都不与他们交战；又一再求和，要割让土地，并送儿子做人质。贾诩认为可以假装答应，曹操问他下一步怎么办，贾诩说：“离间他们。”曹操说：“我明白了。”
曹操与韩遂以前有过交情，韩遂请求与曹操相见，曹操就答应了。他们骑马着聊天，聊了很久，并不讨论正事，只说些在京城的旧友往事，高兴时拍手欢笑。当时，当地的关中人与胡人都来看热闹，前前后后围了好多人，曹操笑着对他们说：“你们来看曹操吗？曹操也是人，并不是有四只眼睛两张嘴，只是智谋多一些罢了。”
会面结束后，马超等人问韩遂：“你们说了些什么？”韩遂说：“没说什么。”马超等人怀疑韩遂。有一天，曹操给韩遂写了一封信，信中圈改涂抹了很多，弄得就像是韩遂改过一样，马超等因此更加怀疑韩遂。
曹操与马超等约定日期交战。曹操先派小部队挑战，与马超等交战良久，才派精锐骑兵夹击，大获全胜，斩杀了成宜、李堪等。韩遂、马超逃奔凉州，杨秋逃奔安定。将领们问曹操说：“当初，敌军据守潼关，渭水以北的道路都没有设防。但您不从黄河以东进攻冯翊，反而在潼关附近驻扎，待了些日子，才北渡黄河，为什么？”
曹操说：敌军据守潼关，如果我军进入河东，敌军就会据守各处渡口，我们就无法渡过西河了。我故意集中大部队开往潼关，敌军也就在那儿集中防守，西河的戒备松懈，所以徐晃、朱灵两位将军能够轻易夺取西河。然后我再率领大军北渡黄河，敌军无法与我争夺西河，因为已经有两位将军在那里驻军了。
我连结车辆，打下木栅，开凿甬道往南推进，既是为了安全，也是向敌军示弱；渡过渭水后修筑营垒，敌人挑战而坚守不出，是让敌军骄傲自满，因此敌军没有修筑营垒，而只是请求割地。我答应他们，是为了使他们自以为安全而不加防备。同时，我们养精蓄锐，一旦进攻，就迅雷不及掩耳。用兵之道，变化莫测，本来就不能拘泥于一种方法。
关中各将领纷纷率军赶来，每来一支部队，曹操都很高兴。部下将领觉得奇怪，就问他原因，曹操说：“关中地域辽阔，如果他们各自据守关隘险要，我们要征讨他们，不用上一年两年是平定不了的。现在，他们自己集中在一起，人数虽多，但相互之间谁也不服谁。军队没主帅，可以一举消灭，比一个一个征讨要容易多了。所以我见他们来，就很高兴。”
十月，曹操从长安出发，向北讨伐杨秋，将安定包围。杨秋投降，曹操恢复他的爵位，让他留下来安抚百姓。
十二月，曹操从安定回师，派夏侯渊驻守长安，任命议郎张既为京兆尹。张既安抚流亡的难民百姓，使他们重返家园，兴建并恢复县城村镇，百姓很拥戴他。
