蜀兵挺进汉中，曹操亲率大军前来抵御，两军于汉水两岸隔河相对。诸葛亮查看地势，吩咐赵云道：“你带兵500人，携带战鼓号角，埋伏在上游的丘陵地带。只要听到我军营中炮响，便擂鼓助威，只是不许出战。”赵云领命去了。
第二天，曹兵前来挑战，见蜀兵坚守不出，只好悻悻回营。晚上，诸葛亮见敌军灯火熄灭，命人放响号炮。赵云听到后，也吩咐鼓角齐鸣。曹兵以为蜀兵来劫寨，急忙起床应战，但未发现一个蜀兵。刚刚睡下，蜀兵那边又擂起战鼓，曹兵还是未发现一个人影。一连三夜，夜夜如此，搞得曹兵精疲力竭。曹操心里发怵，便退后30里扎寨。
诸葛亮又请刘备渡汉水后在岸边扎营。次日，曹操领兵向刘备挑战。蜀将刘封出战，曹操命徐晃出战。刘封战不过徐晃，拨马便跑。蜀兵望水边逃走，军器马匹散落满地。曹兵追赶过来，争相拾取，不战自乱。曹操见势不好，忙下令鸣金收兵。正在这时，只见诸葛亮号旗举起，刘备领兵杀回，黄忠、赵云从两翼杀来。曹操逃到南郑，见南郑已被张飞、魏延攻占，只好逃往阳平关。
诸葛亮抓住时机，急令张飞、魏延截断曹兵粮道，又叫黄忠、赵云去放火烧山。曹操在阳平关听说粮道被截、山野被烧，知道后勤方面已无保障，遂领兵出阳平关，希望以一战之功杀败蜀兵。蜀兵出阵的仍是刘封，战了几个回合便败走。曹操追了一阵，怕中埋伏，退回阳平关。这时蜀兵又返身杀回，东门放火，西门呐喊，南门放火，北门擂鼓。曹操心中大惧，急忙弃城突围，到斜谷界口驻扎。蜀兵杀了过来，曹操勉强出战，被魏延一箭射掉两个门牙，仓皇率军逃奔许都，整个汉中丢给了刘备。
在这场战役中，诸葛亮几番用计都十分精妙。他先是布置疑兵，瞒天过海，夜间擂鼓疲惫敌人，迫使曹操退后30里。继而，又过河背水结营，引诱曹操前来进攻，然后设伏兵杀敌。曹操退守阳平关后，诸葛亮又釜底抽薪，放火烧山，截断粮道。此后又打草惊蛇，在阳平关四座城门放火呐喊，弄得敌人心惊肉跳，迫使曹操放大斜谷界口，整个汉中遂落入刘备之手。