刘备到蜀后驻军在葭萌,庞统向刘备建议说:“现在,应暗中挑选精兵,昼夜不停地兼程赶路,直接袭击成都,刘璋既不懂军事,又一向没有预备,大军突然到达,可以一举平定,这是上策。杨怀、高沛都是刘璋部下的名将,各领强兵,据守关头,听说他们多次上书,劝刘璋把将军送回荆州。将军派人去告诉他们,说荆州有紧急情况,您打算回军救援,并让人打点行装,表面上作出要回去的样子。这两个人既佩服将军的英名,又高兴将军离去,我想他们一定会轻装骑马来见将军。乘机把他们捉住,吞并他们的部队,再向成都进军,这是中策。退回白帝城,与荆州力量联合在一起,再慢慢策划进取益州的办法,这是下策。如果迟疑着不离去,将会陷入严重困境,不能再耽误了。”刘备同意采用庞统的中策。
等到曹操进攻孙权,孙权要求刘备回军援救。刘备写信给刘璋,说:“孙权和我本是唇齿的相依,而关羽兵力薄弱,现在不在援救,曹操就一定夺取荆州,进而侵犯益州边界,这远比张鲁更值得担心。张鲁是个只求自保的贼寇,不足以使人忧虑。”乘机要求刘璋给他增拨一万名士兵和军用物资,刘璋只允许拨给四千人,军用物资也都只给一半。刘备就以此为借口,激怒他部下的将士说:“我们为益州讨伐强敌,士卒劳苦,而刘璋却爱惜财物,如此吝啬,怎么能使士大夫为他死战呢!”张松写信给刘备和法正说:“现在,大事马上就可完成,怎么能放弃这里离去呢?”张松的哥哥、广汉郡太守张肃知道张松的密谋后,恐怕祸事会连累自己,就告发了张松的阴谋。于是刘璋逮捕张松,把他处斩,同时,向各关口要塞守将发布文书,命令他们都不要再与刘备往来。刘备大怒,召见刘璋部下的白水军督杨怀、高沛,责备他们对客人无礼,把这两人处斩。刘备率领军队直接进驻关头,吞并了杨怀、高沛的部队。继续进军,占领涪城。如此时机精明的刘备岂会错过,曹操也是,平定关中正是一举入蜀的绝好时机,去打什么吴国啊,结果让刘备渔翁得利
益州从事、广汉人郑度听到刘备起兵的消息,对刘璋说:“左将军刘备孤军深入,远道来袭,他部下士兵不到一万人,而且将士并未全心归附他,军队又没有辎重,只能靠抢掠田野的庄稼为食。因此,最好的办法是把巴西与梓潼境内的百姓全部驱赶到内水、涪水以西,把巴西与梓潼仓库中的粮食物资以及田野里的庄稼全部烧掉,咱们高垒深沟,静待变化。刘备率军前来挑战,咱们坚守不出。他们无处抢掠粮草,不过一百天,必然会自动撤退,等他们后退时咱们再出击,一定可以捉到刘备。”刘备听到消息后,十分忧虑,向法正询问对策,法正说:“刘璋最终不会采用郑度的计策,您不必担心。”刘璋果然对部下说:“我听说过抵抗敌人以保护百姓从未听说要迁徙百姓来躲避敌人的。”不用郑度的计策。
刘璋派部将刘、冷苞、张任、邓贤、吴懿等抵抗刘备,都被击败,退守绵竹,吴懿向刘备大军投降。刘璋又派护军南阳人李严、江夏人费观统帅驻在绵竹的各路军马,但李严、费观也率领自己的部下向刘备投降。刘备军队的势力更加强大,分派部下将领去占领周围各县。刘、张任与刘璋的儿子刘循退守雒城,刘备进军把雒城围住。张任率军出城,在雁桥与刘备军大战,张任军战败,张任战死。
到了建安十九年公元214年诸葛亮为配合刘备,留关羽留守荆州,与张飞、越云率兵溯长江而上,攻克巴东。至江州,打败并生擒了巴郡太守严颜。张飞呵斥严颜:“我大军已到,你为什么不投降,而敢率军顽抗!”严颜说:“你们无理夺取我江州,江州只有断头将军,没有投降将军!”张飞大怒,命令左右部属把严颜拉出去斩首。严颜形容举止不变,说:“砍头便砍头,发什么火!”张飞佩服严颜的胆魄,将他释放,并让他做自己的宾客。诸葛亮派遣赵云经外水出兵平定江阳、犍为,派张飞平定巴西、德阳。
刘备围攻雒城近一年,庞统被流矢射中而死。法正写信给刘璋,分析了形势强弱,并说:“左将军刘备起兵后,对您仍有旧情,实际上没有恶意。我认为您应改变态度,以保住家门的尊贵。”刘璋未予答复。刘备攻破雒城,进而包围了成都。诸葛亮、张飞、赵去也率兵前来会合。所以凤雏是被流矢射中而死,张任在建安十八年就战死了
刘备包围成都数十天,派从事中郎涿郡人简雍进城劝降刘璋。此时城中还有精兵三万人,粮食和丝帛可以支持一年,官吏和百姓都愿死战到底。刘璋说:“我们父子统领益州二十余年,对百姓没有什么恩德。百姓苦战三年,暴尸荒野,实在是因为我刘璋的缘故,我怎能安心!”因此命令打开城门,和简雍同乘一辆车出来投降,部属无不伤心落泪。刘备把刘璋安置在公安这个地方,归还他的全部财物,让他佩带振威将军印绶。
自此,刘备占领了蜀郡。