金旋在曹仁败退之后，任命陆逊为中路军元帅，率领部下还屯筑阳，自回长沙处理军政要事。刘备因接连作战，诸事荒废，亦整兵休养。曹操最初担心金旋有北上之意，见其按军不动，决定出兵攻打汉中张鲁。
初张鲁拥汉中、下弁两郡，其弟张卫、****、冯习皆有将才，谋士许靖、阎圃多谋，雄踞西北，常出兵与刘表相争。后被马腾连败，失下弁，兵势遂弱。又宠爱张松，渐夺众将之权，众将分心，其势益弱。后来张鲁见曹操占去长安，金旋夺了上庸，马腾屯兵下弁，都有吞并之意，采纳张松之计，请降曹操。曹操此时战祸连连，见其归降，大喜过望，封其为西北侯。后马腾相侵，长安势危，曹操遣使命其出兵援救长安，张鲁见马腾兵精将勇，又恐耗费钱粮，屯兵不至，长安险被攻破，幸王双等拼死守住。张鲁惧曹操怪罪，复反。
汉中守兵只有六万，见曹操率领十万大军来攻，使其弟张卫率****、冯习、阎圃等统兵五万屯于散关御敌。又使张松为使，请马腾起兵攻长安，扰乱曹军后方。马腾本与曹操有怨，见长安空虚，起兵十万来犯。
曹操使大将乐进、吕虏率领六万士兵驻守长安，闻讯飞报曹操。曹操命李典、臧霸、贾诩率三万士兵还守长安，自率兵七万攻打汉中。
诸葛亮见汉中大军皆赴散关御敌，命黄忠率本部军为先锋，星夜兼程偷袭汉中，自率大军随后赶来。汉中各处关隘防守空虚，黄忠大军一到，皆星散而逃，黄忠部顺利到达汉中城下。汉中城内仅一万老弱残兵，黄忠精锐之师，虎狼之军，不及天明，攻克汉中，张鲁率败军退往散关。
张鲁败军到达散关，众将闻汉中失守，军心浮动。曹操率大军来攻，一触即溃。张松为曹兵生擒，被曹操斩首。张鲁兵败，无处可投，率败军绕路汉中，赴下弁欲投马腾。刚过汉中，朱恒、文聘、周泰、谭雄四将伏兵突起，将张鲁围与核心，张鲁扮作小军，匹马逃往下弁。部下全军覆灭，其弟张卫被周泰所斩，****、冯习、许靖、阎圃率军投降。
曹操见大军一番苦战，反被诸葛亮占地夺军，心中无名火起，率军来攻汉中。诸葛亮大军倍于曹操部，屡败曹军。又暗命朱恒率军袭击曹操粮道，夺其粮草。曹操军粮尽，退往长安，后军途中遭伏，被黄忠、谭雄、周泰三将率六万军击溃，折兵近两万。
金旋任命华歆任汉中太守，全琮之弟全端为汉中守备，任命冯习为长坂守备，****为筑阳守备。将张鲁、曹操降兵收编于各军。