赤壁之戰後，曹操統一天下的計劃被打亂，曹軍在荊州方向全面轉為了守勢，在合肥等地也遭受到了孫權軍隊的攻擊。而劉備則趁此機會迅速佔領了荊州南部四郡並借了孫權的南郡，終於有了一塊立足之地，漢末三國的歷史此時走到了新的一個階段。
曹操由於馬超、韓遂等人的叛亂也開始對了西部進行用兵，於建安十七年（212年）徹底的擊敗了西涼集團。而劉備為了求生存，謀發展開始把目光投向了劉璋控制的巴蜀地區，經過一系列的事件之後在建安十九年（214年）擊敗了劉璋，初步控制住了巴蜀地區。很顯然夾在關中和巴蜀之間的漢中，接下來會成為曹劉雙方下一步的攻擊目標。
漢中的擁有者為張魯，他憑藉政教合一的管理方式盤踞該地近三十年的時間，而且實際上控制的地盤也不僅僅只是一個漢中郡，還包括了附近巴郡的部分地區，戶口數達到了十餘萬，可戰之兵也有數萬。在漢末三國時期，人口是各方都想獲得的一種資源，此時張魯至少擁有幾十萬老百姓，再加上漢中地理位置的重要性，是一個非常好的前進基地。曹操如果拿下漢中就可以南取巴蜀，劉備如果拿下漢中就可以北上關中，也就意味著佔據了漢中，就掌握未來戰爭的主動權。
雖然劉備是十分想要拿下漢中，但是在建安二十年（215年）三月，孫權突然在荊州搞事情了，派遣呂蒙武力奪取了長沙、零陵和桂陽三郡，劉備只能被迫帶領五萬大軍與孫權方面對峙。而此時曹操已經帶領大軍從由漢中西北部的武都郡直取漢中，到了四月曹軍在陽平關擊敗了張魯之弟張衛的軍隊，張魯見勢不妙就主動投降了曹操，曹操就這樣在不到一個月的時間就輕鬆擊敗了張魯的主力軍隊。
由於曹軍的進展實在是太快了，蜀地的形勢發生突變，劉備為了迅速率領主力回師成都與孫權迅速達成湘水之盟，主動讓出來了長沙郡和桂陽郡。好在曹操並沒有繼續南下攻打蜀地的打算，留下了夏侯淵為主帥，統領張郃、徐晃等人駐守在漢中，其餘大部分軍隊撤出了漢中。同年九月，巴地的少數民族勢力也都向曹操靠攏，曹操任命巴、賨夷帥樸胡為巴東太守，杜濩為巴西太守，任約為巴郡太守，這嚴重威脅到了劉備在巴地的統治。
在曹操攻打張魯的時候，黃權對劉備說：“若失漢中，則三巴不振，此為割蜀之臂膀也。”要求劉備迅速去支援張魯，避免張魯投降曹操，但是張魯失敗的速度實在是太快，黃權還沒有帶兵帶兵趕到，張魯已經投降曹操了。於是黃權就地驅逐了依附於曹操的巴地少數民族領袖樸胡、杜濩等人的武裝。
曹操看到依附於自己的小兄弟被打了，於是就命令漢中的張郃過來接應他們，順便也搶一點當地人遷到漢中去。張郃氣勢洶洶殺來，劉備也不甘示弱命令張飛為巴西太守，準備在半路劫殺張郃，張飛和張郃兩軍相持了五十多天不分勝負，最終張飛採取突襲的戰術讓張郃軍退走。這次作戰張郃軍隊雖然退走，但是很顯然是完成了搶人的任務，回到漢中後升了張郃的官可以證明，而張飛雖然擊敗了張郃，但是任務卻失敗了。這一次雖然是一次小規模的戰鬥，但是說明了一個問題，那就是曹軍對於佔領地盤的興趣不大，主要目的還是在於爭奪人口。
劉備的兩次失利
在二張大戰結束之後，劉備集團開始積極準備攻打漢中的戰爭，建安二十二年（227年）冬，劉備經過了一年多的準備，集結大軍向漢中進發。這時候的劉備集團人才眾多，麾下猛將如雲，張飛、馬超、黃忠等都在此次作戰的隊伍中，謀士有法正，後勤保障有諸葛亮。
漢中作為一個易守難攻之地，打下來是十分困難的，為了分散敵軍的守備力量，劉備命令張飛、馬超（沒有實權）、吳蘭等人統帥一部屯住武都郡的下辨地區以吸引曹軍的注意力，而劉備親率主力攻打曹軍重兵防守的陽平關。但是張飛、吳蘭這一路打的很糟糕，曹操從關中地區抽調了曹洪的部隊來對抗張飛、吳蘭。建安二十三年（218年）三月，曹洪在騎都尉曹休的建議下集中兵力攻擊吳蘭，由於張飛和吳蘭配沒有配合好，吳蘭在曹軍猛烈攻擊下全軍覆沒，張飛勢單力孤只能撤退。下辨之戰以劉備集團失敗告終，吸引曹軍注意力的計劃失敗了不算，還損兵折將比較嚴重。張飛由於作戰不力而退居二線，沒有繼續參加漢中之戰。
就在張飛戰敗後，劉備主力大軍已經兵臨陽平關下，但是陽平關地勢險要，劉備立刻就放棄了強攻陽平關的計劃。當時曹軍佈防情況如下：夏侯淵率主力防守陽平關、張郃率部防守廣石、徐晃率部防守馬鳴閣至陽關一線。在建安二十三年（218年）七月，劉備為了大破僵局派遣其心腹陳式率領10多營兵馬，大概有萬人左右，前去“絕馬鳴閣道”。但是徐晃早就已經在那邊等待多時，陳式所部遭遇伏擊加上山路難行，出現了“自投山谷，多死者”的情況，陳式帶領的軍隊大部分都損失掉了，劉備的軍隊再度敗北。
隨著陳式的戰敗，劉備深感己方兵力的不足，於是要求主管後勤工作的諸葛亮對前線進行兵源補充，並做好持續供應糧草的工作。諸葛亮在接到劉備的指令後，在蜀人楊洪的支援下開展了大徵兵，大徵糧，根據歷史記載史稱當時的蜀地已經到了“男子當戰、女子當運”的局面了。同年九月，曹操也已經帶領大軍屯住長安，下一步就要準備加入漢中戰場。曹劉雙方都在積蓄力量投入到接下來更大規模的戰鬥。
建安二十四年（219年）正月，劉備率先發動了攻勢，集中所部萬餘精銳猛攻打張郃，張郃面對如此嚴峻的形勢絲毫沒有慌亂，一面向夏侯淵求援，一面親自上陣搏殺鼓舞士氣，這使得劉備的軍隊始終無法取得進展。儘管曹軍再度擊退了劉備軍隊，但是此時的曹軍已經鏖戰了一年多的時間，已經相當的疲憊。
定軍山之戰
一計不成，再施一計。劉備統領大軍“自陽平南渡沔水，緣山稍前，於定軍山勢作營”。劉備進軍定軍山這一步棋走的非常好，定軍山位於陽平關東部，此山的北面又是一片盆地，劉備軍隊佔據此山之後，可切斷陽平關的後路，也可以據山而守。夏侯淵這時候有做出了一個十分不明智的決定，竟然帶領主力大軍前來爭奪定軍山，由於曹軍兵力處於劣勢且疲憊不堪，夏侯淵和張郃兩人就在定軍山附近紮下了營寨。
這時謀士法正建議劉備以居高臨下的有利條件，全軍對曹營發動攻擊。當天夜裡，劉備親率主力再次猛烈攻擊張郃，這一次張郃真的是快抵擋不住了，在夏侯淵派出部隊的增援下，才勉強守住了營寨。這使得夏侯淵這邊的兵力就空虛了，主帥夏侯淵為了更好的進行防守，不顧生命危險，親自帶少量士兵去修補被毀壞的防禦工事。突然劉備手下大將黃忠從黑夜中殺了出來，夏侯淵來不及撤退被黃忠所斬殺，手下數百名親兵也一同戰死。
隨著夏侯淵的戰死，曹軍陣腳大亂，劉備大軍趁勢掩殺過去，經過一夜的激戰曹軍損失慘重。還在當時曹軍還有張郃坐鎮，在張郃的指揮下殘兵敗將退到了漢水以北重新組織起來了一條防線，第二天劉備在進攻時發現曹軍防守十分嚴密，就放棄了原本的計劃，漢中之戰再度陷入了僵局。
曹操在得知夏侯淵戰死的訊息後，命令駐紮在長安的大軍增援漢中，建安二十四年（219年）三月，曹軍由斜谷入漢中，遮天蔽日，聲勢浩大，這次是曹操親率大軍與劉備交戰。而劉備卻一點也不慌，自信的說到：“曹公雖來，無能為也，我必有漢川矣。”
劉備此時已經充分認識到了曹劉雙方的優劣勢，劉備的軍隊只要憑險據守，曹操大軍即便人數再多也是奈何不了他劉備的。而曹操大軍的後勤補給壓力是遠大於劉備，只要這樣繼續堅持耗下去，曹軍最終就必然會退出漢中。事實也正如劉備所料想的那樣，在和劉備相持了一個月之後，曹操於當年五月下令全軍撤退，放棄了漢中，至此漢中之戰以劉備的勝利而告終。
觀漢中之戰的整個過程，劉備一方不管是在前期還是後期都打的相當吃力，開局還遭受了相當大的損失，但是劉備始終沒有氣餒，抓住戰機取得了定軍山之戰的勝利，以弱勝強逼退了曹操。
而曹操一方則根本就沒有下定保住漢中的決心，事實上早就可以派兵增援夏侯淵了，直到夏侯淵戰死了才急急忙忙的趕過來，但這個時候來已經晚了，曹操大軍只是空耗糧餉罷了，最終該走還是得走。
劉備獲得的勝利戰果，主要就是領土的擴張，除了漢中郡，房陵和上庸兩郡也一同被劉備收入囊中。領土的擴張也帶來了人口的增加，不過由於曹操認識到人口的重要性，把當時漢中以及附近地區的大量民眾給遷走了，這使得劉備的人口收益大打折扣，有那麼一點遺憾。