汉中是益州东北部的一个郡，周围环山、北屏秦岭，汉水盆地坐落其间，汉水支流从西向东流过，汉中物产富饶、土地肥沃，一旦占据汉中，不但能打通通往秦、陇、蜀、楚的道路，进而向外扩张势力，还能“独成一家”、割据一方。所以汉中一直以来都是兵家必争之地，汉高祖刘邦便是以此为根据地，一步步扩张、终成帝业的。
建安十九年（214年）四月，曹操在平定陇右后，便为进攻张鲁创造了有利条件。建安二十年（215年）三月，曹操见刘备已取得益州，而汉中是益州门户，“若无汉中，则无蜀矣”，刘备必然要攻取汉中。于是曹操抢先一步，率十万大军亲征汉中张鲁。
七月，曹操率军来到阳平关（今陕西勉县西北），张鲁左右思量后，知道自己不是曹操的对手，便有了投降之意。但这一想法在说出来后，第一个遭到了其弟张卫的反对，张卫率领大将杨昂及数万人坚守关口，垒起石墙防止曹军的进入，曹军花了好大力气无果，死伤无数，最后还是运用了夜间偷袭的方法，才打败了张鲁军队，张卫趁机逃回汉中。
见到阳平关失守，张鲁又想投降，此时，功曹阎圃说：“你现在投降，那是因为战败了，就算投降过去也没有地位。你听我的，先别投降，我们先去巴中依靠当地的小军阀，曹操肯定打不下来，这个时候再主动投降，那地位肯定不一样了。”
张鲁一听有道理，马上安排撤退。张鲁的部下撤退时一度想烧了粮仓、国库等地方，张鲁也拒绝了，说：“本来就要投靠朝廷，这些都是要献给朝廷的，现在出走，也只是暂时避开曹军，并非有什么二心。收藏珍宝的仓库，以后也是朝廷的，不能烧掉，还是留着吧”。
曹操占据了南郑后，对张鲁的好意也是心领神会，马上慰问张鲁的家人，表示自己的宽广胸怀。
再说张鲁到了巴中后，刘备也马上来招降张鲁。阎圃这时又劝说张鲁：“现在正是投降曹操的好时候，要是现在不投降曹操，那就干脆投降刘备，我们现在的情况只能二选一了。”
张鲁一听马上大怒，刘备帮着刘璋打我，挖我墙脚撬走了马超的仇我还没忘呢！于是大骂道：“宁为曹公作奴，不为刘备上客！”
于是他痛快地投降了曹操。十一月，张鲁带着全家来到南郑向曹操投降，曹操命张鲁为镇南将军，封阆中侯，而张鲁的五个儿子和阎圃也都被封为列侯。
在曹操进兵汉中后，刘备和孙权之间的关系也随即发生了变化。刘备占据益州后，孙权于建安二十年（215年）派使者去见刘备，希望刘备能将荆州归还给自己，但是刘备却说等夺得凉州后再归还，孙权一听就知道这是个托词，故而大怒，随即派大将吕蒙领兵突袭长沙、桂阳和零陵三郡并成功，刘备得到消息后，也亲自引兵东下，领关羽入益阳（属长沙郡，今湖南益阳西）与孙权争夺三郡，双方僵持不下，眼看一场大战即将爆发。此时，刘备收到曹操进攻汉中的消息，恐自己的益州失守，便主动再提出与孙权联盟的请求，并约定以湘水为界，平分荆州，湘水以东的江夏、长沙、桂阳三郡归孙权；湘水以西的南郡、零陵、武陵三郡归为刘备，双方重修旧好。
早在刘备率军东下与孙权争夺荆州时曹操手下的谋士司马懿就曾对曹操说：“刘备以诈力虏刘璋，蜀人未附而远争江陵，此机不可失也。今若曜威汉中，益州震动，进兵临之，势必瓦解。圣人不能违时，亦不可失时也！”
意思是：“刘备降服刘璋乃是诈力、西蜀人也并不真心臣服于他，现在又率军东下与孙权争夺荆州，此时，正是我们进攻益州的最佳时机，我们拿下汉中后，就该乘胜追击，益州必定成为我们的囊中物。”
