汉中之战

建安十三年（208年）刘备与孙权结成联盟于赤壁之战大破曹操之后，收复荆州各郡。刘备以荆州为根据，进而攻占益州。
与此同时，曹操击败以马超、韩遂为首的关中联军，进而攻占张鲁占据的汉中地界。汉中与蜀中相接，曹操进军汉中给刚刚易主的蜀中百姓带来不小的震动，传蜀中一日数十惊。 
司马懿劝谏曹操可趁机攻占蜀中，但曹操后方却发生叛乱。曹操留夏侯渊、郭淮、徐晃、张郃等镇守汉中，并让张郃进犯巴西。
建安二十年（215年）镇守荆州的关羽与孙权发生矛盾，孙权派人袭取荆州，刘备率军支援关羽。而此时张郃深入巴西，已经攻打到宕渠一带。刘备忙与孙权讲和，湘水划界后，率领张飞于瓦口关大破张郃。
张郃退走后，刘备在蜀郡太守法正、护军黄权等人的建议下，率领大军攻打汉中。

蜀军失利

建安二十二年（217年），刘备派遣张飞、马超、雷铜、吴兰等人攻打下辩，曹操派遣曹洪、曹休、曹真抵挡。 
建安二十三年（218年），张飞屯兵固山，做出要截断曹洪后方的样子，但被曹休识破。曹洪在曹休的建议下，趁蜀军兵力尚未集结之时袭击吴兰，雷铜、吴兰等战死，马超、张飞于是退走。
刘备又派遣将领陈式去攻打马鸣阁道，打算断绝汉中与许都的联系，但被徐晃击败，死伤甚多。
七月，刘备亲自率军停留在阳平关，与夏侯渊、张郃相拒。
曹操在许都治兵，准备救援汉中。九月，曹操率军抵达长安。

曹军失利

建安二十四年（219年），刘备从阳平关，南渡沔水，于定军山扎营，夏侯渊率军来抢定军山。
刘备派军趁夜火烧夏侯渊军队的外围鹿角。夏侯渊派张郃守东围鹿角，自己率兵守南围鹿角。刘备调一万多兵马分为十部，猛攻张郃，张郃亲身搏战，刘备一时难以攻克。夏侯渊分兵去救援张郃。刘备派黄忠攻打南围鹿角。此时的南围鹿角，夏侯渊正在率领400曹军精兵修复鹿角，黄忠乘着地势高，鼓噪大喊，一战就将夏侯渊斩杀在南围鹿角。黄忠又趁机攻向十五里之外的夏侯渊军营，夏侯渊军队因为丧失了主帅而迅速溃败。益州刺史赵颙等，也被黄忠军斩杀。黄忠因此升迁为征西将军。
夏侯渊战死后，汉中曹军惶恐不安，司马郭淮、督军杜袭等推举荡寇将军张郃暂时统领汉中诸军，以安众心。张郃率军驻守阳平关。

曹刘对峙

刘备军在攻克夏侯渊后，打算渡汉水来攻郭淮，郭淮部下见己方兵力过少，难以匹敌，建议郭淮可依汉水结阵。但郭淮却认为这是示弱，应该远离汉水结阵，趁刘备军半渡时袭击。但刘备见到郭淮的结阵方式，没有渡水。
三月，曹操率领大军抵达汉中地界，进驻阳平关。
刘备踌躇满志，说即使曹操亲自前来，也不能改变什么，自己一定会拥有汉中。刘备在山上扎营，占据险要，固守不战，与曹操对持。

僵局打破

曹操来争汉中，将数千万囊粮草搬运到北山囤积。
刘备派人到成都让诸葛亮调兵来支援，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”。
时任征西将军的黄忠在赵云营内。黄忠见曹操运送了这么多的粮草，于是建议赵云可以去劫取。但曹操的囤粮重地，应该是有重兵把守，为谨慎起见，赵云与黄忠约定期限，然后再让黄忠领兵去劫粮。黄忠逾期未归，赵云率领轻骑前往接应，正与曹军相遇，曹军紧追不舍，直到赵云营前，赵云大开营门，偃旗息鼓，曹军怀疑赵云设有伏兵，引军退走，赵云趁机反击，曹军惊骇，自相践踏，死伤极多。 （详见汉水之战）
后来，刘备开始主动出击，派副军中郎将刘封于阳平关前叫阵，曹操大骂刘备常派义子出战，称自己可用黄须儿曹彰来与刘封一战。曹操于是派人去召北中郎将曹彰来援汉中。
五月，曹彰日夜兼程，赶至长安。但曹操已经开始撤离，从汉中回师长安。
汉中之战以刘备的胜利而结束。秋七月，刘备称汉中王。

汉中争夺战从建安二十二年（217年）至建安二十四年（219年）五月，持续了将近两年之久。刘备方阵亡吴兰、雷铜、任夔等，曹操方阵亡征西将军夏侯渊、益州刺史赵颙等。
曹操方将领代理校尉王平投降刘备。
曹操撤退时，在汉中可控制的范围内将百姓迁走。
刘备占领汉中全境后，派遣副军中郎将刘封、宜都太守孟达乘胜攻取了东三郡（魏兴、上庸、新城）。

汉中之战，曹刘双方都投入了非常多的战力，刘备方参战将领张飞、马超、赵云、黄忠等，曹操方参战将领夏侯渊、曹休、曹真、张郃、徐晃、郭淮等，都是三国时期的名将，可谓是一场势均力敌的战争。然而这场持续了将近两年之久的战争，史书上却交待非常少，历代也少有对这场战争的战术评价。
诸葛亮曾说：“及至孟德，以其谲胜之力，举数十万之师，救张郃于阳平，势穷虑悔，仅能自脱，辱其锋锐之众，遂丧汉中之地。”司马懿也曾说：“昔武皇帝再入汉中，几至大败。”
而曹操从建安二十三年（218年）七月开始治兵，到建安二十四年（219年）三月抵达汉中，准备时间长达半年有余，但在汉中与刘备僵持了仅仅两个月就撤出汉中，汉中之战中发生的汉水之战被认为是曹操速败的原因，后世史家治史时对汉中之战的记载多为曹操被赵云所击败。如，南宋朱熹撰《资治通鉴纲目》：三月，魏王操出斜谷，刘备将赵云击其军，败之；元胡一桂撰《十七史纂古今通要》：赵云大败操兵，操引还长安，帝遂有汉中，自称汉中王；元赵居信撰《蜀汉本末》：三月，操出斜谷。将军赵云击其军，败之。夏五月，操引还，昭烈遂取汉中；明章如愚撰《群书考索》：赵云将数千骑大破魏兵，备遂有汉中。

曹刘争夺汉中所投入的兵力难以考证。刘备在攻打张郃营时，投入了精兵一万多，但在整个汉中之战中刘备投入的总兵力却没有记载；曹操方面，建安二十二年（217年），陈琳发布《檄吴将校部曲文》宣称夏侯渊镇守汉中有五万精兵，以及一些少数民族军队，《诸葛亮集》里说曹操亲自来争汉中带了有几十万兵力。 双方的兵力损失更是没有记载。