前因：公元211年，建安十六年，曹操西征剿灭马超韩遂联军，恢复了自赤壁大败以来的声势，汉中蜀中震恐，请刘备入川，刘备借此机会夺取益州。4年后，215年，建安二十年，曹操再次西征汉中，张鲁投降，马超入川被刘备收编。至此曹操领土与刘备领土接壤，大战一触即发。之前孙权对于刘备入川不归还荆州十分恼怒，集结兵力准备以武力解决荆州问题，刘备听闻汉中失守曹操要南下入川，立马与孙权议和，中分荆州，回师救援，张飞在巴西大败张郃。但曹操因为后方叛乱并没有进攻，而是派遣夏侯渊、张郃、郭淮等将领镇守，退兵回师。
公元217年，建安二十二年，刘备经过了2年准备，集中了益州精锐对汉中发动战略进攻，是为“汉中之战”。刘备方面，刘备为统帅，法正为军师，张飞、赵云、黄忠、马超等为大将。曹操方面，夏侯渊为统帅，张郃、郭淮等为部将。
公元218年，建安二十三年，刘备出师不利，各路进攻都被击退，雷铜、吴兰战死，曹操从许都集结地 援军抵达长安。
第二年219年，建安二十四年，刘备放弃占领的阳平关，退军定军山，夏侯渊张郃发兵进攻，是为著名的“定军山战役”。刘备反攻张郃部，张郃勇猛当先浴血死守，夏侯渊火速驰援，刘备反应迅速让黄忠部狙击，黄忠从山上往下冲杀，气势恢宏，与夏侯渊军直接肉搏交战，阵斩夏侯渊，曹军全军溃退。夏侯渊阵亡对于曹军来说影响十分巨大，统帅阵亡后，全军士气低落，惶恐不安，张郃被推举为临时统帅稳定局势。好在，曹操援军总算抵达。
219年三月，曹操进入阳平关，屯粮北山，刘备为了最终决战令成都诸葛亮也增兵增粮汉中，但益州刚定，国内疲乏，诸葛亮犹豫之际，杨洪以汉中是益州咽喉，家门之祸、存亡之机，劝谏诸葛亮在这种时候应该“男子当战，女子当运”。此时赵云黄忠密谋奇袭曹军屯粮地，认为必有重兵把守，两人约定由黄忠发动奇袭，赵云待命，若黄忠久久不能返回，则赵云率军救援。结果果然黄忠遭到围困，赵云率几十轻骑救援，冲散曹军，救出黄忠，返回大营。曹操亲自率军来攻，赵云使用空城计，大开城门，偃旗息鼓，曹操以为有埋伏遍撤军，赵云此时趁曹军军心不稳发动全军突袭，曹军阵型大乱全军溃逃，死伤无数。至此曹操军接连遭遇损失，士兵士气低落，已经无力再战，曹操随放弃汉中，牵走汉中百姓，回师许昌。
从中可以看到，汉中之战的胜负主要是由2场战役决定，定军山夏侯渊阵亡和曹操本部士兵被赵云击溃。其中黄忠是最大功臣。而刘备攻伐汉中均势法正的建议，跟诸葛亮无关。诸葛亮更多的是负责镇守大后方，督促运粮的工作。
