去占领周围各县。刘璝、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。
建安十九年（214年），诸葛亮留关羽留守荆州，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。
马超知道张鲁是个不值得与其计议大事的人，张鲁的部将杨昂等人又多次诋毁他的才能，因此心中忧郁。刘备派建宁督邮李恢前去游说马超，马超便从武都逃到氐人部落，秘密写信给刘备请求归降。刘备派人制止了马超，但暗中派兵给以帮助。马超来到成都，刘备命他率军驻扎城北，成都城内的人非常震惊，心中恐惧。
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。
刘备入成都，自领益州牧，大宴士卒，以诸葛亮为军师将军，对有功将佐论功行赏、加官晋爵。同时，采纳刘巴建议，铸直百钱，开办官市，稳定物价，恢复生产，很快巩固了在益州的统治地位。
刘备自此夺得益州，领益州牧，并且流放刘璋到公安。刘备得益州后，实现了诸葛亮在隆中对中“跨有荆、益”的计策，为刘备建立了一个稳固的基地。
刘备夺得益州后，孙权则向刘备索取荆州，刘备只说：“我得到凉州后，定当将荆州给你。”孙权因而忿恨，并且派吕蒙袭取长沙、零陵和桂阳三郡，与刘备争夺荆州，破坏了孙刘联盟；同时种下了日后孙权命吕蒙袭取荆州的祸根。
曹操在随后一年（215年）占领汉中，危及蜀地安全，其间亦爆发过一些战役，为著益州的安全，刘备于是在建安二十二年（217年）发动汉中之战，与曹操争夺汉中。
建安二十二年（217年），刘备派遣张飞、马超、雷铜、吴兰等人攻打下辩，曹操派遣曹洪、曹休、曹真抵挡。
建安二十三年（218年），张飞屯兵固山，做出要截断曹洪后方的样子，但被曹休识破。曹洪在曹休的建议下，趁蜀军兵力尚未集结之时袭击吴兰，雷铜、吴兰等战死，马超、张飞于是退走。
刘备又派遣将领陈式去攻打马鸣阁道，打算断绝汉中与许都的联系，但被徐晃击败，死伤甚多。
七月，刘备亲自率军占据阳平关。[7]曹操在许都治兵，准备救援汉中。九月，曹操率军抵达长安。
建安二十四年（219年），刘备放弃阳平关，南渡沔水，于定军山扎营，夏侯渊率军来抢定军山。
刘备派军趁夜火烧夏侯渊营鹿角。夏侯渊派张郃守东围，自