孔明让赵云领一支人马，抄小路接应黄忠，黄忠胜了不必出战，败了再去救应；又派刘封、孟达领兵三千，在山中多插旌旗，扰乱敌人军心；派人到下辨授计给马超；派严颜去守阆中，让张飞、魏延同取汉中。张郃和夏侯尚来见夏侯渊，夏侯渊慌忙派人报知曹洪，曹洪又连夜报进许昌。曹操大惊，点齐四十万人马，于建安二十三年七月出发。曹操让夏侯为先锋，曹休断后，自领中军，使用了天子的全副仪仗。兵出潼关，行至南郑，曹洪出迎，对他说了张郃兵败的经过，曹操原谅了张郃，派人让夏侯渊进兵。张郃劝他提防黄忠，他却没把黄忠放在眼里，就派夏侯尚领三千兵为前哨，吸引黄忠。黄忠屯兵于山口，夏侯渊不出战。
这天，门军报曹兵下山挑战，黄忠派陈式领兵一千迎敌。陈式与夏侯尚打了不几回合，夏侯尚拨马就逃。陈式赶去，夏侯渊领伏兵杀出，把他活捉了。黄忠得报大怒，法正让他步步为营，诱夏侯渊出战。黄忠就把所有的东西分赏给士卒，士卒纷纷表示愿意死战。夏侯渊要出战，张郃说：“这是反客为主之计，不可出战。”夏侯渊不听，派夏侯尚出战，与黄忠交手只一回合，就被黄忠捉了去。双方约定明天在阵前交换俘虏。夏侯渊带着陈式，黄忠带着夏侯尚，都脱得只剩短衫短裤，一声鼓响，二人各往本阵跑。夏侯尚快跑回阵门时，被黄忠一箭射中后心，带箭跑回。夏侯渊拍马来战黄忠，刚战二十回合，曹营忽然鸣金收兵，黄忠趁势冲杀一阵。夏侯渊回阵，问：“为什么鸣金？”压阵官说：“我见山凹中有蜀军旗帜，怕是伏兵。”夏侯渊就不再出战。
黄忠逼到山下，法正说：“定军山的西面有一座高山，可以看到定军山的虚实。将军可以先取此山。”当夜二更，黄忠攻山。杜袭只带了几百人把守山头，慌忙败逃。黄忠占了山头，法正说：“将军可守在半山，看我旗帜。我举白旗，将军按兵不动；我举红旗，将军便杀下山。”杜袭败回，向夏侯渊报告黄忠占了对山，夏侯渊就要出战。张郃认为是法正的计谋，劝他不要出战，夏侯渊说：“他能看到我寨中的动静，我怎么能不出战呢？”于是就领兵来到山下骂阵。法正举起白旗，黄忠任他百般辱骂，就是不出战。待到午时，曹兵累了，大都下马歇息，法正就摇动红旗。黄忠一马当先冲下山，夏侯渊措手不及，被黄忠一刀连头带肩砍为两截。黄忠与陈式夹攻张郃。张郃败走，却遇赵云拦路，忙领败兵朝定军山逃去。杜袭从山上逃来，说：“刘封、孟达已经夺了定军山。”张郃带着败兵到汉水扎营，又派人飞报曹操。曹操得知夏侯渊战死，放声大哭，急命徐晃为先锋，亲率大军找黄忠报仇，又命张郃、杜袭把米仓山的粮草转移到北山寨中。
黄忠提着夏侯渊的头向刘备献功，刘备封他为征西大将军，为他设宴庆功。牙将张著来报：“曹操亲率二十万大军，前来为夏侯渊报仇。”孔明说：“他们这是怕粮食被劫，前来搬运粮食。假如有人深入敌后，烧了粮食，很容易就打败他们了。”黄忠说：“老夫愿往。”孔明叮嘱他不可轻敌，刘备说如果能杀死张郃，比杀夏侯渊强十倍。黄忠就要去斩张郃。孔明让赵云协助他，看他们二人谁能立功。
二人立下营寨，赵云说：“曹操立下十座营寨，将军去夺粮，责任重大，想用什么计策？”黄忠要先去，赵云也争着要去。二人就抓阄，黄忠赢了。赵云就跟他商定，假如黄忠午时回来，赵云就按兵不动，回不来就领兵接应。黄忠回寨，让副将张著作好准备，四更天，二人领兵偷渡汉水，天明时来到北山，守粮的曹兵慌忙逃命。黄忠命士卒取来柴草堆在粮上，正准备放火，张郃领兵杀来，与黄忠战作一团。曹操又派徐晃救应，双战黄忠。张著带着三百军士逃出来，又被文聘领兵包围。
赵云等到午时，仍不见黄忠回来，就安排张翼：“你坚守营寨，两边多设弓弩，作好准备。”说完带上三千兵士，挺枪跃马，杀向曹营。正走着，慕容烈拦路，被他一枪刺死。又往前走，遇焦炳拦路，又被他一枪刺死。他冲到北山下，见张郃、徐晃领兵正在围攻黄忠，就大喝一声，杀进重围。赵云救出黄忠，又杀进重围，救出了张著。“常山赵云”的旗号所到之处，曹兵四散逃命。曹操大怒，亲自领兵追赶赵云。赵云回寨，派弓弩手埋伏到寨外壕沟中，把营内旗帜全放倒，单枪匹马，立在营门外。曹操赶到，下令冲杀。曹兵见赵云岿然不动，吓得转身就走。赵云把枪一招，弓弩齐发，曹操拨马就逃。蜀兵追杀过来，曹兵自相践踏，死伤无数。曹操正逃时，忽见北山火起，原来刘封、孟达乘虚偷袭了北山，只好败回南郑。赵云占了曹营，黄忠夺得粮草，缴获兵器无数。刘备得报，对孔明说：“子龙浑身是胆啊！”于是封赵云为“虎威将军”，大赏将士。
曹操派兵从斜谷小路取汉水，刘备就领兵从汉水西边迎敌。曹操派徐晃为先锋，牙门将军王平熟知地理，愿意和徐晃同去。曹操让他当副先锋，自己屯兵定军山北。徐晃、王平来到汉水。徐晃命令军士渡河列阵，王平怕刘备乘机攻击，极力劝阻，徐晃不听，命搭起浮桥渡汉水安营。黄忠、赵云领兵扎下营寨，任凭曹兵叫骂，就是不出战。看看天晚，黄忠、赵云见曹兵要退，两面夹攻，把曹兵逼入汉水，淹死无数。徐晃逃回去，迁怒于王平，要杀他。半夜里，王平在军中放了一把火，趁乱领部下投降了赵云。刘备非常高兴，封王平为偏将军。徐晃逃回，曹操亲率大军来夺寨。赵云见曹兵势大，退过汉水。孔明观看地势，见上游有一带土山，让赵云领五百士兵带着战鼓去埋伏，听他放炮就擂一通鼓。白天曹操挑战，蜀营无人应战。夜间，曹兵刚刚睡下，孔明放起号炮，赵云就下令擂动战鼓。曹兵惊醒，慌忙迎敌，却不见一人。回营才睡下，号炮又响，战鼓又鸣。一连三夜，夜夜如此，曹操只好退兵三十里。孔明让刘备渡过汉水，背水扎营。曹操派人下战书，孔明回复“来日决战”。次日两军布阵，曹操让徐晃出马，刘备让刘封迎敌。刘封斗不几回合，拨马就走。刘备率军脱逃，一路丢弃了不少物资。曹操命令众将去追，士兵却在乱抢东西。曹操见刘备逃向汉水，生怕中计，忙命鸣金收兵，刘备趁机领兵杀回。曹兵大败，逃往南郑。谁知南郑已被张飞、魏延夺取，曹操只得逃回阳平关。
刘备进了南郑，安民完毕，对孔明说：“曹操驻守阳平关，势单力孤，先生用什么办法能打退他？”孔明就派张飞、魏延兵分两路，共劫曹操粮道，让赵云、黄忠兵分两路，放火烧山。曹操得报，心中疑惑，问手下：“谁敢去敌张飞？”许褚愿去。曹操就给他一千精兵，去接应粮草。押粮官见许褚来接应，认为万无一失，就拿来酒肉献给他。他乘着酒兴，要连夜行进。走到半路，张飞迎头杀出。许褚挥刀迎战，却因酒醉手脚不听使唤，被张飞一矛刺中了左肩，翻身落马，军士救起他，往后便逃。张飞夺下粮车。许褚逃回，曹操亲自提兵与刘备决战。刘封出马，徐晃迎战。斗不几回合，刘封拨马就逃。曹操领兵追赶，只听蜀寨中炮声连天，怕有埋伏，忙下令退兵。士兵自相践踏，死伤无数。曹操逃进阳平关，刚坐下，就见东门放火，西门呐喊，南门放火，北门擂鼓。曹操魂飞魄散，弃关而逃，张飞、赵云、黄忠又各领一支人马杀来。众将保住曹操，逃到斜谷界口，碰到次子曹彰领兵接应。曹操高兴万分，说：“我的黄胡子儿子来了，定能大破刘备！”遂率军返回。刘备听说曹彰来到，派刘封、孟达各领五千兵迎敌。刘封不敌曹彰，大败而回。孟达刚想与曹彰交战，马超、吴兰从曹军后路杀到。孟达率军夹攻，曹兵大败。吴兰去追赶，被曹彰一戟刺死。双方混战一场，曹操在斜谷界口扎营。
曹操屯兵日久，想进军被马超拦路，想退兵又怕蜀兵耻笑。这天，厨师送来鸡汤，曹操见碗中有鸡肋，就又犯起了犹豫。恰好夏侯惇来请示夜间口令，曹操随口说了句：“鸡肋，鸡肋。”夏侯惇传令，口令为“鸡肋”。行军主簿杨修就让手下军士收拾行李，准备回家。夏侯惇得报，问：“你为什么收拾行李？”杨修说：“因为听到今夜的口令，知道魏王不久就要退兵。鸡肋吃着没肉，扔了又可惜。魏王进不能胜，退怕人笑，在此无益，不如早归。”夏侯惇众将都准备回家。曹操夜间巡营，见此情景，盛怒之下杀了杨修。原来，杨修才高，为人狂放不羁，常常犯曹操的忌讳，又因为和曹植关系密切，常教曹植难倒曹丕，甚至难倒曹操。曹操对他早有杀心，正好借扰乱军心的罪名杀了他。曹操杀了杨修，又装模作样要杀夏侯惇，众官都求情，才免了他的死罪，下令明天进兵。次日，曹兵出战，遇见魏延。曹操让庞德出战，二人正斗得起劲，曹营火起，原来是马超偷袭了曹营。曹操拔剑，喝令：“后退者斩！”众将努力向前，魏延败退，曹操就回兵斗马超。他正站在高处指挥，魏延又杀回，一箭把他射下马来。魏延纵马来杀他，幸亏庞德及时赶到，救下曹操。曹操被魏延射断两颗门牙。他这才想起杨修的见解是正确的，就收尸厚葬，传令退兵。他坐上毡车，刚出营门，两边山上火起，马超领兵杀来。曹兵日夜不停，直逃到京兆，方才放心。