同年关羽进攻荆州北部樊城，曹操派大将于禁率七军（约三万多）援救，时大雨导致汉水暴涨，于禁所率领的七军都被大水困住，将士纷纷往高处避水，而关羽看准时机，乘势坐大船进行攻击，史称“水淹七军”。
于禁因为穷迫，于是向关羽投降，庞德则被关羽所获，因不向关羽投降而被关羽处斩，关羽还进一步围困曹军大将曹仁于樊城，并另派遣军队包围襄阳。
曹操指派的荆州刺史胡修、南乡郡太守傅方都投降了关羽。
当时曹操治郡下许多叛军早已受关羽遥控，更有许多叛乱都想引关羽为援，曹操几欲迁都避其锐，史书记载：关羽威震华夏。
英雄末路，败走麦城
建安二十四年（219年）十月，曹操以为汉献帝在许，与关羽军相近，欲迁都避其锋芒，司马懿、蒋济等劝阻，认为孙权必然不愿看到关羽得志，可以用答应将江南封给孙权为条件让他从背后出兵攻击关羽。
同时曹操动员徐晃、张辽等将，及衮州刺史裴潜、豫州刺史吕贡等率军救援樊城，更准备亲自征讨关羽。
而孙权命吕蒙为主帅偷袭荆州，并亲自率军为后援。
荆州重镇江陵守将麋芳（刘备小舅子）、公安守将士仁因与关羽有嫌隙而不战而降，吕蒙不费吹灰之力就遂次第攻陷荆州各郡。
救援樊城的徐晃因兵力不足，认为很难与关羽抗衡，不过之后曹操先后派遣徐商、吕建等将领以及殷署、朱盖等十二营兵马增援徐晃，最终徐晃出战击败了围困樊城的关羽军队。
此时关羽知悉后方生变，乃南撤，但水军仍然控制汉水。
关羽军队的家属多在江陵（南郡治所），得知江陵失陷于孙权，士卒渐渐溃散，退至麦城。
十二月，关羽率数十骑出逃，一路突围至距益州不过一二十里的临沮（今湖北省襄樊市南漳县），遇潘璋部将马忠的埋伏，被擒，和儿子关平于临沮被害。
身死之后，备受崇敬
孙权将关羽首级送给曹操，曹操以诸侯之礼将其安葬于洛阳，通常认为即关林，不过现代有观点认为关庄村关羽墓才是埋葬关羽头颅之处，关林只是万历年间建的祀祠场所。
同时孙权则将关羽身躯以诸侯礼安葬于当阳，即关陵，也称当阳大王冢。
蜀汉政权则在成都为关羽建衣冠冢，即是成都关羽墓，以招魂祭祀。
而关羽故乡山西运城解州后来则建立了关帝庙，是为解州关帝庙，被认为是关羽魂魄归返之处。
因此民间也称关羽“头枕洛阳，身卧当阳，魂归故里（或称‘魂归山西’）”。
孙权背盟偷袭和关羽被杀也象征孙刘联盟的彻底破裂。
章武元年（221年），蜀汉先主刘备以为关羽报仇之名东征东吴，曾专程到大王冢祭拜关羽，并在玉泉山建关羽祠。
之后在夷陵之战中，陆逊率领孙权军大败刘备，蜀汉从此彻底失去对于荆州的控制权。
景耀三年（260年）九月，蜀汉后主刘禅在追谥几位重要大臣时，追谥关羽为“壮缪侯”。
关羽对后世的影响
《三国演义》自元末明初出现后，至明代中叶流传已十分广泛，对社会各阶层产生了很大的影响，关羽的忠义形象也因此深入民心。
各朝统治者都通过兴建关公庙来加强封建统治。
伴随着关羽在官方宗教中地位日尊，它在民间也日益普及。早在明代，关庙已有“把遍天下”之说，‘其词于京能也，鼓钟相闻，又岁有增焉，又月有增焉”。
至清代，关庙之多，更有“天下关帝庙，买音一万余处”之说，所谓“今且南极岭表，北极塞垣，凡儿童妇女，无有不震其威灵者。香火之盛，将与天地同不朽”。
雍正皇帝也认为：“自通都大邑下至山颐海邀村墟穷僻之壤，其人自贞臣贤士仰德崇义之徒，下至愚夫愚妇儿童走卒之微贱，所在崇饰庙貌，奔走祈攘，敬思瞻依，凛然若有所见”。
“云长真义士也！”曹操的这句话的反映了关羽的义气，现在“社团”都拜关羽。
《三国演义》，描述关羽的外貌为：“身长九尺，髯长二尺，面若重枣，唇若涂脂，丹凤眼、眉卧蚕，相貌堂堂，威风凛凛”。
其丹凤眼和卧蚕眉乃世间罕见，凤眼生威，卧蚕似雾，英气逼人，霸气十足。
