公元215年，曹操挥军猛攻占据汉中的张鲁。张鲁的势力在曹军的凌厉攻势下难以立足，迅速瓦解，其部将纷纷战死，张鲁本人则选择向曹操投降。与此同时，孙权正催促刘备归还之前借出的荆州，但刘备坚决不肯，两人因此产生严重分歧，几乎到了兵戎相见的地步。然而，张鲁投降的消息传来后，刘备和孙权都对曹操产生了深深的忌惮，意识到与其为了一小块地盘争斗不休，不如联手共同对抗曹操这一更大的威胁。于是，两人达成共识，刘备随即带领手下返回蜀地。
谋士司马懿和刘晔曾建议曹操趁刘备势力尚未壮大之际，一举攻占蜀地。然而，曹操却以知足常乐为由，拒绝了这一建议。他表示：“人生在世，当知满足，我已得汉中，不宜再贪蜀地。”随后，他命徐晃、张合和夏侯渊驻守汉中，并任命丞相长史杜袭为驸马都尉，负责汉中地方事务。
虽然曹操对外宣称无意侵占蜀地，但刘备却心存疑虑，加强了蜀地的防御，并命军队刻苦训练。不久，汉中的曹军果然发起了数次小规模进攻，幸得刘备早有防备，蜀地才得以安全无虞。
到了公元217年，刘备眼见曹军近在咫尺，随时可能发起大规模进攻，心中焦虑不已。蜀地民众亦人心惶惶，担忧战乱将至。此时，法正见刘备忧虑重重，便建议他主动出击，进攻汉中。法正认为，曹操集团内部可能出现了变故，导致其未能在占领汉中后立刻进攻蜀地。而且，夏侯渊和张合并非顶尖将领，若刘备率军进攻，定能攻克汉中。法正进一步指出，汉中地理位置重要，占领此地将对曹操构成严重威胁，同时增强自身实力，并有望进一步扩大势力范围，攻占雍州和凉州等地。刘备听罢，心动不已，经过一番思量，终于下定决心，下令攻打汉中。
在谋士黄权的建议下，法正、黄忠、魏延、赵云、高翔等将领率领蜀军从成都出发，先后攻占了巴东郡和巴西郡，随后大军直指汉中的阳平关。同时，张飞、马超、吴兰、雷铜等人则率领另一支军队攻打武都郡，成功占领后驻军下辨。刘备进攻汉中的消息传开后，许多人纷纷带领部队前来投靠，使得蜀军在短时间内兵力大增。
曹操得知刘备意图进攻汉中后，立即命令夏侯渊率领主力部队前往阳平关迎战刘备，同时派张合驻守广石，徐晃驻守马鸣阁，负责马鸣阁至阳平关之间的防务。此外，曹洪和曹真则率领剩余兵力围堵张飞，为大军争取作战时间。
两军交战长达一年之久，始终未能分出胜负。张飞和马超率军驻守固山，并放出风声称将从曹军后方包抄，切断其退路。曹洪等人闻讯后，打算趁张飞和马超合兵之前先攻打下辨的吴兰。然而，曹休对蜀军的意图表示怀疑，他认为蜀军若真打算切断曹军退路，必会暗中行动，不会如此大张旗鼓。他建议放弃攻打下辨，直接攻击蜀军主力。但曹洪未采纳其建议，坚持进攻下辨。结果，吴兰军队几乎全军覆没，吴兰本人也在乱战中丧生。张飞和马超得知下辨失守后，迅速撤离固山，转投他处。
另一边，刘备与夏侯渊的交锋尤为激烈。初时，陈式奉命进攻马鸣阁，却不敌徐晃，损兵折将，令刘备心生慌乱。他迅速集结精锐兵力，全力攻打驻守广石的张合部队，然而尽管付出了巨大努力，却依然未能将其歼灭。眼见胜利无望，刘备心急如焚，向诸葛亮发出求援信。诸葛亮闻讯后，立即率兵前来增援，使得蜀军得以继续与曹军对峙。
然而，汉中久攻不下，曹操也感到焦虑不安，亲自前往长安督战。但战事依旧胶着，未有明朗进展。公元219年，刘备决心孤注一掷，八大部队齐驻定军山。定军山地势险要，既给蜀军带来了挑战，也让曹军难以展开攻势。刘备驻军后，夏侯渊与张合迅速领兵至走马谷，双方形成对峙之势。
黄权见机行事，向刘备献策，提议夜袭曹营。他建议先用火攻引燃曹营，趁其混乱之际发起猛攻。刘备采纳了这一计策，果然曹军大乱。夏侯渊与张合费尽九牛二虎之力才勉强稳住阵脚，分别率兵防守南北。刘备趁机从北面发起猛攻，张合难以抵挡。夏侯渊见状，急调部分兵力支援张合。经过一番激战，曹军已显疲态。刘备、法正等人远观战局，见时机成熟，法正示意发起总攻。鼓声隆隆，蜀军士气大振，呐喊着冲入曹营。曹军措手不及，伤亡惨重。夏侯渊及数名部将被斩于马下，张合则率领残兵败将逃往汉水的曹军北下营。
夏侯渊阵亡后，张合接任统领，逐渐稳定了曹军的混乱局面。尽管刘备取得了一场胜利，但他深知双方实力悬殊，不敢轻举妄动。曹军虽然占据地利之便，但在一水之隔的情况下也难以发动攻势。张合曾数次试图引诱刘备过河交战，但刘备始终不为所动。最终，曹军只得退回阳平关等待援军。不久，曹真奉曹操之命前来增援，与徐晃联手击败了前来进攻的蜀军，挽回了一部分损失。
面对曹军的连续失利，曹操终于按捺不住，亲自从长安赶至汉中前线督战。然而，刘备却表现得异常镇定，他坚信拿下汉中只是时间问题。手下将领见刘备如此自信，心中的疑虑也逐渐消散。刘备加强了戒备，派兵把守重要关口，静待时机。
曹操原本以为刘备会急于发动进攻，但等了许久也不见蜀军有任何动静，心中不禁疑惑重重。一日，一队曹军外出运粮时遭到黄忠的伏击，粮草被夺。刘备得知黄忠未归后，便派赵云前去寻找。赵云率领数十名骑兵刚出军营便遭到曹军大部队的包围。原来黄忠已被曹军俘虏，曹操正等着刘备派人出营搜寻黄忠以便一网打尽。赵云见势不妙，只得边打边退至军营门口。他命令全军出击鼓声震天响动四周曹军吓得不敢动弹蜀军乘机放箭射杀无数曹军士兵。最终曹军无法抵挡蜀军的攻势只得狼狈撤退。
数月过去了刘备与曹操之间的交战依旧未有明确胜负曹操深思熟虑后认为汉中并非必须之地于是决定撤离汉中。他以“鸡肋”作为撤军的口令众将不解其意唯有杨修洞悉其中奥妙。鸡肋食之无味弃之可惜正如汉中之地。经过杨修的解释众人才恍然大悟经过一番准备后曹操便率领大军离开了汉中。
最终刘备成功夺得了汉中为了彻底清除残余敌对势力他下令处死了房陵太守蒯祺和上庸太守申耽。随后刘备在汉中称王正式宣布与曹操对立的立场。