建安二十年（215）4月，曹操率军到达大散关，到了一看，路也很难走，曹操写了一首《秋胡行》，记录施军的艰苦。不但行军艰巨，还碰到了氐人建议的兵变。曹魏新置的雍州刺史部辖下有很多氐人，曹操率军南下汉中时氐王窦茂俄然起兵背叛，他们堆积一万多人，占有汉中以西的武都郡一带峙险不平，曹军如果持续南下，氐王就如同顶在背后的一把刀，这不是小事。
9月，巴中地区的部族首级朴胡、杜濩率部出降，曹操命令分巴郡为巴西郡和巴东郡，任命朴胡为巴东郡太守，杜濩为巴西郡太守，都封为列侯。11月，张鲁率家眷从大巴山出来投降，曹操以天子的名义拜张鲁为镇南将军，封阆中侯，食邑一万户，封张鲁的五个儿子以及阎圃等报酬列侯。
曹军不得不断下进军的法度先处理氐人题目，他派张郃、朱灵率所部在雍州刺史张既的共同下攻打氐王，窦茂退守河池，即今甘肃省徽县一带。曹操命令猛攻，于这一年5月将河池攻破，曹操命令屠城。
马超逃往益州时没来得及带上老婆董氏以及儿子马秋，现在董氏和马秋都到了曹操手上，曹操把董氏赐给阎圃为妻，把马秋交给张鲁措置，张鲁亲手把马秋杀了。张鲁此举并不但仅因为悔恨马超，而是借此向曹操表示忠心，申明他与马超已成不共戴天的仇敌，让曹操放心。
老骥伏枥
汉中的西邻是雍州刺史部武都郡，郡太守名叫苏则，字文师，关中人，举过孝廉、茂才，才气操行都不错，曹操在行军路上召见了他，对他的事情很对劲，让他带人担负雄师队的领导。
曹操竟然想到了撤兵，但是古迹产生了。当时曹操撤退的号令已下，夏侯惇、许褚所部接到号令连夜撤退，夜里看不清路，成果误入仇敌虎帐，仇敌不知究竟，还觉得曹军攻营到手，竟然四散败走。侍中辛毗、刘晔等人随军行动，他们奉告夏侯惇、许褚说已经占据了仇敌的要塞，夏侯惇、许褚不信赖，亲身来察看，公然是真的，当即陈述曹操。
上篇
不过，从张郃和张飞在巴中地区交兵的环境看，曹军如果马上南下在局面上也一定占上风，先不说汉中初定，民气不稳，单就战役筹办、熟谙门路等方面，也不是仓促就能完成的，曹操没有采取司马懿和刘晔的建议，应当说是明智的。
这就是“得陇望蜀”典故的由来，但不久后，有从益州那边投降过来的人陈述说，听到曹军攻占了汉中，蜀中大为震惊，刘备固然连杀了很多人都不能让局面安宁。曹操有些悔怨，问刘晔现在进兵益州是否可行，刘晔以为机会已过，现在那边的局面必定开端安宁，不能再打击了。
南郑无险可守，张鲁还想投降，但他部下的功曹阎圃以为投降能够，但不要这么等闲就降，他的来由是：“现在就这么投降了，必定没有甚么分量；不如先投奔杜濩、朴胡，然后看环境再说，到当时再投降功绩也大些。”
汉中郡之前已被刘焉改成汉宁郡，曹操命令规复汉中郡，将汉中郡的安阳、西城等县分出来设置西城郡，将锡县、上庸县平分出来设置上庸郡，别离设置了郡太守、都尉。