曹操自汉中还邺之后，则永远失去了再次谋蜀的可能，随之而来的却是不断的军事失败，统一全国的愿望彻底化为泡影。
曹操留下夏侯渊、张郃屯守汉中，但并未授予御敌之策。北还之前，令“张郃督军徇三巴，欲徙其民于汉中”的决策也不恰当。因为这是孤军深入，所以，进军宕渠受到张飞阻击，只好急返南郑。
相反，刘备君臣则对汉中的重要性的认识却不断地提高了，因而一套完整的夺取汉中、进一步保有汉中，以谋将来发展的计划应时而生。他们的战略要点是主动出击。众所周知，刘备本来是很怕曹操的，甚至竟有望其旌旗而窜逃的事情发生；但他并不怕曹操的部将。所以，当其得知曹操北还，胆量顿时大起来了。的确，他们从此进入了一个历史的转折点，即真正地可以列兵抗击曹操，作为一支独立力量同曹操争夺天下了。
至此，真正意义上的鼎足之势形成了，鼎足三分的争夺战争也真正的开始了。
曹操北还，正好为刘备提供了谋取发展的机会。对此，我们可以从法正献给刘备的计策中看得清清楚楚。第一，法正认为，汉中必得无疑，因为曹操北还，而夏侯渊、张郃的才略不及刘备将帅的才略， “举众往讨，必可克
之”。第二，法正认为，克复汉中将会获得重大好处，他说： “克之之日，广农积谷，观衅伺隙，上可以倾覆寇敌，尊奖王室；中可以蚕食雍、凉，广拓境土；下可以固守要害，为持久之计。”所以，法正形象生动地称曹操北还是“此盖天以与我，时不可失也”。刘备正是按照法正的计策开始了主动攻击曹操的具体行动。建安二十二年(217)末，刘备遣张飞、马超、吴兰等屯下辩(今甘肃成县西);建安二十三年(218)亲率诸将进兵汉中，分遣将军吴兰、雷铜等入武都。
曹操闻知刘备统兵来犯，立即定下了对应之策。应该说，曹操诸多临时制宜的策略有时是颇为成功的。他即派心腹战将曹洪督军前去迎战张飞、马超、吴兰等。他怕曹洪贪财好色贻误大事，又派骑都尉曹休和议郎辛毗去做曹洪的参军，曹休没有辜负曹操所托，他建议曹洪乘张飞等未集之机， “促击”吴兰。结果大破之，斩吴兰将任夔，吴兰逃亡中被氐人杀死，张飞、马超败走汉中。
对于刘备亲自率领的军队，曹操诸将也进行了顽强抵抗。“刘备屯阳平关，夏侯渊、张郃、徐晃等与之相拒。”当时，根据曹操的部署，夏侯渊、徐晃屯阳平与刘备相对，张邰屯广石(当在今广元市境内),为掎角之势。初始，刘备错误地低估了曹操军队的实力，试图将其截为两段而击之。史载，刘备为了断绝夏侯渊、张郃之间的联系，遣陈式等十余营兵力去切断马鸣阁栈道(在今四川昭化县境)。徐晃即率别部急趋，大破陈式等部，蜀兵“自投山谷，多死者”。曹操听到这个消息非常高兴，授徐晃符节，以示优宠，并即令曰： “此阁道，汉中之险要咽喉也。刘备欲断绝内外，以取汉中。将军一举，克夺贼计，善之善者也。”刘备攻张邰于广石，亦不能克。据说，刘备“以精卒万余，分为十部，夜急攻郃。郃率亲兵搏战，备不能克”。至此，刘备始知，即使操不在此，亦不可轻视，急忙给诸葛亮写信，令发益州兵。
夏侯渊等与刘备相拒阳平两年有余，操军虽有小胜，但战争的主动权却始终在刘备一方。时既至此，曹操逐渐认识到，不仅“望蜀”不可能，就是确保汉中，扼住益州咽喉也极为不易，因此，还邺两年半几件大事完成之后，又决定亲自率兵攻击刘备。建安二十三年(218)七月出兵，九月至长安。与此同时，刘备也在积极谋划新的战略战术，并努力争取在曹操到达之前付诸实施。
所以，曹操未及到达汉中，夏侯渊已经兵败定军山了。
建安二十四年(219)正月，刘备自阳平南渡沔水(汉水), “缘山稍前，营于定军山”。定军山北临汉水，位在今勉县南，东望汉中，是汉中的又一屏障和门户。因此，夏侯渊、张邰亦以主要兵力在此布防。刘备夜命老将黄忠乘高鼓噪攻之， “忠推锋必进，劝率士卒，金鼓振天，欢声动谷”;同时派军烧夏侯渊军营外围的鹿角， “渊使张郃护东围，自将轻兵护南围。备挑邰战，邰军不利，渊分所将兵半助邰，为备所袭，渊遂战死”。此役，不仅夏侯渊战死，而且曹操任命的益州刺史赵颐也同时被杀。
定军山兵败，张郃引兵还阳平。夏侯渊战死，曹操军中无帅， “军中扰扰，不知所为”,因为“恐为刘备所乘，三军皆失色”,督军杜袭与司马郭淮等毅然共推张颐代为军主。张邰自建安五年(200)由袁绍归降曹操后，屡建功勋，名震遐迩，众望所归。郭淮因对大家说： “张将军，国家名将，刘备所惮；今日事急，非张将军不能安也。”张颐代理军主， “勒兵按陈，诸将皆受郃节度，众心乃定”。郭淮说得不错，刘备不怕夏侯渊，倒的确有点怕张颐。
刘备本拟次日乘胜渡过汉水，见曹操军已经安定，恐半路被张郃所击，终不敢渡。曹操时在长安，得知消息后，对于杜袭、郭淮、张郃的临时制变之举很是满意，立即“遣使假郃节”,赋予张郃以军中最高统帅的权力。
对于夏侯渊之死，曹操表现出极大的悲伤与惋惜，因给夏侯渊谥号为“愍侯”。“愍”就是哀怜的意思。史载，曹操对夏侯渊的勇敢精神很欣赏，所以前有《夏侯渊平陇右令》之褒，但对其缺点也很清楚，所以夏侯渊虽然多次取得战功，曹操常告诫他说：“为将当有怯弱时，不可但恃勇也。将当以勇为本，行之以智计；但知任勇，一匹夫敌耳。”夏侯渊没有把曹操的话记在心上，结果命断定军山。
刘备屯兵阳平关，曹操甚感刘备将成为严重的威胁。建安二十三年
(218)九月，曹操到达长安。但到了长安以后，后方接连发生了几件事，使他放心不下，以致迟迟不前，滞兵半年之久。所以，说得严重一点，就曹军失利原因而言，曹操有不可推卸的责任，是他贻误了战机，从而送掉了夏侯渊的性命，汉中遂为不保。使其滞兵不前的第一件事是，出发前，北方代郡乌桓反，他以其子曹彰为北中郎将，行骁骑将军讨乌桓。曹彰虽骁勇，但是初次率兵出征，曹操总是有点担心。第二件事是，十月，宛城守将侯音反，曹操命时屯樊以镇荆州的征南将军曹仁讨伐。建安二十四年(219)正月曹仁屠宛、斩侯音。及至两件担心的事平定，正拟整军待发，这时， “白地将军”夏侯渊已在定军山战死了。
建安二十四年三月，曹操自长安出斜谷(今陕西眉县西南)。斜谷道险，曹操恐被刘备截击，先以先遣部队抢占要害之地，然后大军续进。刘备既已取得定军山的胜利，胆子也大起来了，所以当知曹操驱兵前来，满有把握地对担负狙击任务的将领们说： “曹操虽来，无能为也，我必有汉川矣。”据载， “及曹公至，先主敛众据险，终不与交锋”。有过一些小的战斗，曹军大都失利。
曹操与刘备相持一个多月，军士死了不少，也逃走了不少。曹操观形势、察地理、度兵力，知道汉中很难保住，一种矛盾的心情顿然而生，欲进不能，欲还可惜，但最后终于作出了正确的决策： “引出汉中诸军还长安”。决策既定，遂出夜间口令为“鸡肋”。“时王(曹操)欲还，出令曰‘鸡肋’,官属不知所谓。主簿杨修便自严装，人惊问修： ‘何以知之?’修曰： ‘夫鸡肋，弃之如可惜，食之无所得，以比汉中，知王欲还也。’”
曹操三月临汉中，五月还长安，前后不及三个月。自此以后，汉中便成了刘备的地盘了。
曹操撤离汉中后，他不惜大步后退，决定把防线建在汉中与关中之间的交通要冲、历代兵家必争的陈仓。这一决策虽然是防御性的，但却是正确的。因而，有效地扼住了刘备、诸葛亮前进之势，终三国之季，诸葛亮始终未能超过陈仓一线。决策已定，曹操便立即派曹真至武都迎曹洪等军还屯陈仓。
曹操弃汉中，引军还长安，刘备、诸葛亮非常有效地利用了这一形势，势力因之大振。刘备自称汉中王，表明了坚决抗曹操而进一步谋取大业的决心。