曹操夕陽遲暮，軍事上的事情便留給後人處理，自己回到鄴城開始大搞政治。北還時，他命夏侯淵、張郃留守漢中，但並沒有交代對敵之策。不過張郃秉承曹操意志，於建安二十年十二月間，率領所部進入四川。這時候的劉備還沒有組織起有效防禦線，張郃很快率軍挺進至宕渠、蒙頭、蕩石等地（今四川渠縣境），曹軍已經深入益州腹地。渠縣屬巴西郡，張飛時領巴西太守。張郃孤軍深入打上門來，無異於是在捋虎鬚。
這時候劉備尚在江州，立即命令張飛率兵拒敵。張飛所部本來熟悉地理，更加上人多勢眾，立即掌握了戰場主動。張郃被迫收縮戰線，由攻勢轉為守勢，與張飛展開攻防大戰，雙方對峙五十餘日，相執不下。張飛雖一時奈何不得對手，但他有主場之利，所以有恃無恐。張郃卻孤軍深入，犯了兵家大忌。這一戰雖然未分出勝負，但勝利的天平明顯是倒向張飛一面的。很快，張飛“率精卒萬餘人，從他道邀郃軍交戰，山道迮狹，前後不得相救，飛遂破郃”。——（《三國志-張飛傳》）
戰敗的張郃狼狽不堪，“弃馬緣山，獨與麾下十餘人從間道退，引軍還南鄭，巴土獲安。”張郃敗歸南鄭，暫時解除了來自漢中軍事威脅的劉備，也從重慶返回成都。曹操忙於自己的新政權建立之時，劉備卻决定開拓進取漢中。法正力挺劉備的想法，指出開拓漢中之利：上可以傾覆寇敵，尊獎王室；中可以蠶食雍、凉，廣拓境土；下可以固守關鍵，為持久之計。此蓋天以與我，時不可失也。——（《三國志-法正傳》）
而劉備手下兩位善觀天象的官員周群、張裕卻反對用兵漢中，周群更是言之鑿鑿告誡劉備，此行“當得其地，不得其民也。若出偏軍，必不利，當戒慎之。”——（《三國志-周群傳》）
二人因為以曉知“占候”之事而知名於益州，所以許多人也擔心劉備此次出師不利。劉備仍在為當初割地與孫權而肉疼不已，他深知如果不將漢中鎖鑰收在囊中，益州的安全就無法得到保障。曹軍入蜀的大門始終敞開著，說不好哪一天曹軍就會捲土重來。益州不安，劉備如芒在背，漢中之地，劉備志在必得。
建安二十三年春，劉備在“安排”諸葛亮留守成都，主持後勤保障供給之後，兵分兩路，一路自己親自率領法正、趙雲、黃忠、魏延等人，殺奔漢中；另一路由張飛、馬超、吳蘭等人率領，直撲曹操西北駐軍重鎮下辯（今甘肅成縣西）。得知劉備兵分兩路來犯，曹操不敢大意，立刻派心腹大將、厲鋒將軍曹洪督軍前往武都（治下辯）迎敵。擔心曹洪貪財好色耽誤大事，另派騎都尉曹休和議郎辛毗去做曹洪的參軍。曹操特意告訴曹休，“汝雖參軍，其實帥也。”曹洪也不敢托大，“亦委事於休”。兩軍對壘，劉備卻自以為是的“遣張飛屯固山（今甘肅成縣北）欲斷軍後”。（將從中禦，帝王心術之初級者。劉備胳膊長以為就可以遙控作戰。）
馬超既與張飛同領軍，為何卻不獨當一面？反而是籍籍無名的吳蘭可以自領一軍！如果沒有其他合理解釋，只能是劉備對馬超刻意提防，並沒有放心使用。故有此敗！另據《山陽公載記》記載：超因見備待之厚，與備言常呼備字。關羽怒，請殺之。備曰：‘人窮來歸我，卿等怒以呼我字故而殺之，何以示於天下也？’張飛曰：‘如是，當示之以禮。’明日，大會請超入，羽、飛並杖刀立直。超顧坐席不見羽、飛，見其直也，乃大驚。遂一不復呼備字。
馬超在益州必須要夾緊尾巴作人，知道自己也是只政治工花瓶，地位與張飛等人無法相比。四十七歲鬱鬱而終，應當與他心情有關。張飛所部虛張聲勢，“眾議狐疑”。曹休卻認為機會難得，建議曹洪“賊實斷道者，當伏兵潜行，今乃先張聲勢，此其不能也。宜及其未集，促擊蘭，蘭破則飛自走矣。”——（《三國志-曹休傳》）
曹洪明白曹操派曹休隨軍，是有意培養新生代曹家軍將領。更何况曹操有言在先，所以曹休的話曹洪只有允從。曹軍突然集中優勢兵力對吳蘭部發起猛攻，陣斬吳蘭手下大將任夔，吳蘭敗走途中被氐人殺死，張飛與馬超只得敗走漢中。史稱“大破之，飛果走”。
張飛敗還，劉備親自率領的一路人馬也遭遇了曹軍的頑強抵抗。劉備率軍屯紮在陽平關，與曹操手下大將夏侯淵、張郃、徐晃等人對峙。根據曹操的安排，夏侯淵與徐晃屯陽平，張郃屯廣石為掎角之勢。為免腹背受敵，劉備先是派出大將陳式率十餘營軍兵去切斷馬鳴閣棧道（今四川昭化縣境內、即褒斜棧道），準備“斷絕外內，以取漢中”。——（《三國志-徐晃傳》）
哪知道徐晃極擅用兵，針鋒相對率部銜枚疾進，大破陳式，蜀兵“自投山谷，多死者”。劉備親自督軍攻擊廣石的張郃軍，哪知道也碰了釘子。劉備“以精卒萬餘，分為十部，夜急攻楯。楯率親兵搏戰，備不能克”，——（《三國志-張楯傳》）
劉備勞師遠來，卻沒有討到任何便宜，反而損兵折將，應驗了此前周群、張裕二人的出師漢中“軍必不利”的預言。