三月，魏王曹操从长安出发，穿过斜谷，派兵据守险要之处，以便大军顺利到达汉中。刘备说：“曹公虽然亲自前来，也起不了什么作用，我一定要占有汉川。”于是集结军队，占据险要阻拦。始终不与曹军交战。曹军在北山下运送粮米，黄忠率军企图夺取，超过约定的时间，不见回转。翊军将军赵云率领骑兵数十人出营查看，恰巧曹操大军出动，赵去与敌人猝然相遇，便冲击敌阵，且战且退。曹军散开后再度汇合，追至赵云的军营前，赵云进入军营，又大开营门，偃旗息鼓。曹军怀疑营中有埋伏，于是撤退。赵云命令擂起战鼓，鼓声震天，却只以强弩在后面射杀曹兵。曹军非常惊骇，自相践踏，落入汉水中而死的很多。第二天一早，刘备亲自来到赵云的兵营，察看了昨天的战场，说：“子龙一身都是胆啊！”

曹操与刘备对峙了一个月，曹军有很多人逃跑。夏季，五月，曹操率领所有进攻汉中的军队返回长安，刘备因此占据了汉中。

刘备夺取汉中后，曹操害怕刘备在北面占有武都氐人的部众，从而进关中，就询问雍州刺史张既的意见。张既说：“可劝告氐人，让他们向北迁移到有粮谷之处，以避开刘备。先迁移的人给以重赏，这样先迁移的人就知道有利可图，后面的人定会羡慕他们。”曹操听从这个建议，派张既到武都，迁徙氐人五万余户离开故地到扶风、天水交界处居住。

武威的颜俊、张掖的和鸾、酒泉的黄华、西平的演等人，各自占据所在的郡，自称将军，互相攻击。颜俊派使者把母亲和儿子送到魏王曹操那里作人质，以求帮助。曹操询问张既，张既说：“颜俊等人，对外借国家的权威，对内则傲慢悖逆，等到计谋得逞，势力强大，然后就会反叛。如今，我们正在致力攻蜀，暂且应该让颜俊等人并存互斗，犹如卞庄子杀虎一样，让二虎相斗，坐等收拾两败之局。”魏王说：“很好！”过了一年以后，和鸾杀了颜俊，武威的王秘又杀了和鸾。

刘备派遣宜都太守、扶风人孟达从秭归向北进攻房陵，杀了房陵太守蒯祺。又派遣养子、副军中郎将刘封从汉中顺沔水而下，统令孟达所部，与孟达一起进攻上庸，上庸太守申耽率全郡投降。刘备加封申耽为征北将军，兼上庸太守，任命申耽的弟弟申仪为建信将军、西城太守。

建安二十四年己亥，公元219年秋季，七月，刘备自称汉中王，在沔阳设坛场，布置军队排列成阵，郡臣都来陪从，读过奏章，跪拜接受汉中王的印玺绶带，戴上王冠。派使者乘驿马车将奏章送呈献帝，归还以前授予的左将军、宜城亭侯的印绶。立儿子刘禅为王太子。提拨牙门将军义阳人魏延为镇远将军，兼汉中太守，镇守汉川。刘备回到成都主持各项政务，任命许靖为太傅，法正为尚书令，关羽为前将军，张飞为右将军，马超为左将军，黄忠为后将军，其余的人按照等级都有升迁。五虎将其实就四个，无赵云

刘备派益州前部司马、犍为人费诗去关羽驻地授予关羽官印，关羽闻知黄忠地位和自己一样，愤怒地说：“大丈夫绝不能和老兵同列！”不肯接受任命。费诗对关羽说：”创立王业的人，所用的人不能都一样。以前萧何、曹参和汉高祖年幼时就关系很好，而陈平、韩信是后来的亡命之人可排列地位，韩信位居最上，没有听说萧何、曹参对此有过怨恨。如今汉中王因为一时的功劳，尊崇黄忠，而在他心中的轻重，黄忠怎能和您相比呢！况且汉中王与您犹如一体，休戚相前，祸福与共。我认为您不应计较官号的高下，以及爵位和俸禄的多少。我仅是一个使者，奉命之人，您如果不接受任命，我就这样回去。只是我为您这样感到惋惜，恐怕您以后要后悔的。”关羽听了他的话以后，大为感动，醒悟过来，立即接受了任命。