出了自己的部下去援助，本来就不雄厚的兵力更显薄弱。然而，这位夏侯将军还没有介意，亲自带着人马去修补被烧毁的鹿角。刘备发现后，立刻命令黄忠进据定军山准备突袭。夏侯渊不但没有采取稳健的对策，还气势汹汹地去和刘备争夺。没想到，这里成了他的墓地：刘备看到夏侯渊来送死，忍住心中的狂喜，当即命令黄忠进击。黄忠“推锋必进，劝率士卒，金鼓振天，欢声动谷，一战斩渊”。这下子原本就是苦苦支撑的曹军军心大乱，张合也无法在前线硬撑，被迫撤回了阳平关，一口气退回了汉水北岸。
然而，曹军虽败，很快就稳住了阵脚。督军杜袭和夏侯渊的司马郭淮商量后，一致认为军中不可一日无帅，而如今的局面，只有连刘备都忌惮三分的张合才能支撑。于是他们立刻立张合为帅，统一号令收敛败军继续抵抗。曹操听说后，也立刻假节于张合，承认了军中的临时决定。这样，曹军虽然败退，但并不曾出现刘备所期望的溃不成军。刘备看着夏侯渊的人头，马上把黄忠提升为征西将军，趁热打铁对张合这位新统帅来个“全场紧逼”。曹军将领看到刘备声势浩大，有点害怕，但郭淮却没有丧气，反而劝张合把营寨扎到了远离汉水的地方，明目张胆地要给刘备来个半渡而击。看到这一切，刘备明白了曹军训练有素不好惹，也不敢轻易渡河。双方再次出现了僵持的局面。
与此同时，坐镇长安的曹操终于得到了一个好消息：曹仁击杀了侯音，宛城一带的局势稳住了。这样，曹操终于能够亲自引军入斜谷参战(注4)。然而，刘备心里一清二楚：你来晚了。汉中之争，胜负已定。各处的咽喉要道都已经控制在我手里，你曹操也只有被动挨打的分，早晚会受不了撤军。因此他一改强攻不止的方针，正面坚守并不和曹操交锋。同时，他也没有忘记兵法中奇正相合的道理，暗地里派黄忠赵云等去骚扰曹操的补给线，试图把曹操变成乌巢的袁绍。黄忠看到曹操运送粮草，就亲自去劫夺，去了很长时候还没回来。赵云觉得不妙，带着几十名骑兵打算到前线去看看。黄忠没找到，他们却突然遭遇了曹操的大军。看到赵云就这么几个人，曹军蜂拥而上。赵云并没有惊慌失措，一边打一边撤，退到自己营寨后却一反常态，不但不做抵抗反而打开寨门偃旗息鼓，摆出了一副空城计。曹军看到后，满腹狐疑，赵云是否在诱敌，这里多半有埋伏吧？果然，他们听到蜀汉的战鼓，当时恍然大悟：上当了，快跑！其实，赵云的兵马不多，因此仅仅在后面敲鼓射箭，并没有短兵相接的打算，但他喧天的战鼓和密集的弓箭却使魏兵相信，背后就是蜀汉的“主力大军”！慌不择路之下，曹操的兵将自相践踏不少人掉进了汉水，总算给马鸣道的陈式报了仇。第二天，刘备亲自来视察战果，看到前一天激战后的样子，感叹道：“子龙一身都是胆啊！”
木已成舟，面对这样的局面曹操也无力回天。一个多月后，看到手下的人马士气低落逃亡不断，曹操下了决心：弃子。他命令曹真将下辨的曹洪接出，同时自己也于当年五月引兵离开了汉中，将这一块地盘拱手相让。临走前，为了尽可能地削弱刘备的势力，他以招募民众去北方屯田先到者赏为诱饵，迁走了汉中附近武都等地五万多户居民。这样，刘备经过一年多的奋战，终于取得了夺取汉中的重大战果。汉中之争，绝非三国演义中所描写的那样一边倒，而是一场从建安二十二年(公元217年)年底开始，建安二十四年(公元219年)五月结束的持续了一年多鱼死网破的血战。刘备的开局，可以说是相当的不利。吴兰的兵败身亡，陈式的自由落体，使得刘备无法切断曹魏汉中和关中的联系，被迫改围攻为强攻。然而，在这样的困境下，蜀汉将士却没有丝毫的犹豫，以孤注一掷的决心向汉中发起了一浪高过一浪的攻势，连那个一向谨慎的诸葛亮都不留一兵一卒，把手里的军队全都打发上了前线(遗憾的是，当他自己出祁山时却丧失了这样的气魄)而终于迫使曹魏露出了破绽而一举斩杀其主将夏侯渊，奠定了汉中争夺战的胜利。与其探讨蜀汉战术方面的成功之处，不如说这次胜利，首先是意志的胜利。
反过来看曹魏一方，战术上并没有太大的失误，但战略上却处处受制于对手。曹洪虽然杀掉了吴兰并迫使张飞退兵，但却没能攻破其防线，使得刘备在阳平关没有后顾之忧可以全力进攻；徐晃打败了陈式，也仅仅是保住了后退的道路，并没有损伤刘备的主力；汉中主将夏侯渊虽然是一位运动战的能手，堪称三国名将，在防守时却不够稳健，他的败亡对魏军士气打击之大是显而易见的。同时，面对着刘备咄咄逼人的攻势，北方的曹操却无法大力支援：建安二十三年正月，许昌发生了金祎等人的叛乱；四月，乌桓反叛骚扰幽州等地，曹操的儿子曹彰挂帅亲征；九月，曹操人到了长安但宛城又发生了侯音的叛乱，直到曹仁将其镇压后曹操才进入斜谷。而这个时候曹魏大势已去，连主将夏侯渊都已经成了烈士。无可奈何之下，连一向果敢强悍的曹操都将“鸡肋”二字脱口而出。这样的心态又怎能对抗强敌，兵败也是必然的了。当然，从另一个角度讲，不得不承认，刘备确实选择了进攻汉中的最佳时机。
曹操走了，刘备趁热打铁，立即派孟达和义子刘封等人南北夹击攻克上庸房陵(新城)等地，当地守将申耽投降。这样，汉水南岸的地方全都归了刘备，和荆州关羽的联系也打通。在一片张灯结彩的气氛中，五十九岁饱经沧桑的刘备于建安二十四年(公元219年)七月自称汉中王，蜀汉的实力达到了顶点。
注1 这位卞夫人原来是歌妓，但却是一位了不起的女性。中平五年(公元188年)曹操从董卓手下逃命后，袁术胡说曹操已经死了。曹操的部下信以为真，当时就要散伙。这位卞夫人当即制止：“消息还不确切，你们就要回家？如果孟德还活着，你们将来还有脸相见吗？”关键时刻为曹操保住了一股力量。曹操一生，收养了不少孤儿，其中包括后来对抗西蜀的魏大将军曹真(本姓秦)以及因胡作非为被司马懿处死的何晏(汉末大将军何进的后代)等，而卞夫人对他们全都一视同仁，并没有厚此薄彼。丁夫人为妻时，对卞氏相当不客气。但卞夫人被扶正后以德报怨，经常派人去探望已经离开曹操的丁氏，问寒问暖时有馈赠。与曹操一样，她虽然贵为王后，却生性节俭公事公办。她的四个儿子，也是虎父无犬子。读到这里，不得不案卷而叹，无法不羡慕曹操：除了个子矮了点，其他的他都占全了。政治经济军事文学武术书法音乐围棋，连老婆孩子都是第一流的。
注2 丁仪相当有才华，很得曹操的赏识，一度想把自己的女儿嫁给他。然而，丁仪却是个独眼龙，曹丕因此劝阻了这件事。这件事和丁仪对太子废立的态度有相当的关系，但是因果关系却不清楚。这里取资治通鉴的说法：曹丕阻止婚事与前，丁仪怀恨后助曹植争位于后。
注3 下辨的位置，远在阳平关的北方，与陈仓相距不远。考虑到当年曹操就是从陈仓进攻汉中，可以认为刘备一开始摆出的是切断夏侯渊与长安等地魏军联系而加以全歼的态势。
注4 进攻张鲁时走的是陈仓，而现在却是斜谷。参照地图，就能明白走陈仓意味着对刘备的两面夹击(尽管已经很难)，而走斜谷则是单纯地支援败军，略显消极。后世多认为曹操看到汉中形势不利而荆州的关羽又在蠢蠢欲动后放弃了这一“鸡肋”，大概就是基于这个判断。