汉中，地处秦岭偏西地区，由于汉江上游，南控巴蜀，北扼关中，西通雍凉、东接荆州，古人曾描述为“前控六路之师，后据西蜀之粟，左通荆襄之财，右出秦陇之马”，自古以来就是兵家必争之地。刘备集团刚刚拿下益州不久，曹操便立即亲自出征，对盘踞在汉中的张鲁割据势力进行打击，于建安二十年（公元215年）十一月招降了张鲁并取得了汉中地区的控制权。
汉中地区突然易主，对于刘备集团来说是一个非常危险的征兆，它意味着刘备集团在赤壁之战之后再一次单独面临来自曹操集团的强大压力。而此时的刘备集团刚刚拿下益州，基础尚未稳固，正忙于稳定益州的局势，对于曹操占领汉中这一突发状况也无法展开大规模的攻势，刘备只是派出了张飞和黄权等将领在三巴地区与曹操的先头部队——张合所部展开对峙并发生一定规模的武装冲突，将张合所部赶回了汉中，暂时解除了曹操对于益州地区的威胁。随着刘备在益州统治的日益稳固及曹操错误地采用了固守汉中的策略，夺取汉中已经日益急迫地摆在了刘备集团的日程上。这时又是法正第一个站出来与刘备商量出兵汉中的战略决策。
法正认为：曹操一举击败张鲁控制汉中，但却没有利用这个千载难逢的机会进攻益州，而是留下了夏侯渊及张合等将领驻守汉中，自己则立即回到了中原地区。这并不能说明曹操没有想到利用汉中作为基地进攻益州，而是各方面的因素导致他无法立即实施这个战略计划。而今镇守汉中的夏侯渊和张合，其才干和谋略都不足以应付我方的将帅。趁着这个时机我们兴兵进攻汉中，肯定能够大获全胜。等到夺取汉中之后，广开农田，囤积粮草，将其变成自己的前进基地，随时可以根据全国局势的发展和曹魏的内部情况调整自己的战略，有机可乘之时可以顺势推翻曹魏的统治；次一步也可以利用汉中夺取雍、凉二州，扩大自己的疆域范围；如果这两条暂时无法实现，也可以将汉中地区作为益州的屏障，防止外敌的入侵，与曹操展开长期对峙。目前就是进攻汉中的最佳时机，可谓是天意使然，实在是机不可失！在法正的力谏下，刘备终于下定决心向汉中地区发动战略进攻。
建安二十二年（公元217年），刘备亲率主力进攻汉中，法正作为主要谋士参与。战争开始初期，刘备派出张飞、马超、吴兰等将领屯兵下辨，曹操则派遣曹洪与曹休、辛毗一起前去抵御。此时奉命镇守汉中的夏侯渊也调整了汉中地区的部署。夏侯渊派出大将张合屯兵广石，自己则驻防阳平关，与张合互成掎角之势。同年三月，曹洪打败张飞，斩杀吴兰，而夏侯渊麾下的大将徐晃则击败了陈式，取得了汉中争夺战的初次胜利。战争规模随即扩大，刘备一方面加紧汉中的进攻部署，一方面从益州调兵增援汉中前线。而曹操在得知汉中战事吃紧之后，唯恐汉中有失，也于当年九月率军来到长安，作为夏侯渊大军的后援。
建安二十四年（公元219年）正月，刘备的军队从阳平关南渡沔水，并在阳平关东南方的定军山扎营，与夏侯渊的大军展开对峙。两军很快展开激战。刘备命人连夜进攻，在夏侯渊军队镇守的走马谷大营之外十五里处的防御阵地上进行突破。夏侯渊命令张合守卫东围，自己则负责南围。双方激战过程中，刘备的军队对张合防守的东围地区发动猛攻。
张合战事不利，向夏侯渊求援，夏侯渊则从南围自己的阵地上挑出一半兵力增援张合，没想到此举立即被法正发现。法正随即向刘备建议：立即向兵力薄弱的夏侯渊所部发动突然袭击。刘备采纳了法正的建议之后，大军的进攻重点随即转向夏侯渊南围。此时早已蓄势待发的黄忠开始出击了。黄忠所部金鼓齐鸣、杀声震天，立即从走马谷中冲出，向夏侯渊发动突然袭击。夏侯渊猝不及防，被黄忠杀死。不仅如此，黄忠还斩杀了曹操任命的益州刺史赵甬等人。定军山一役，刘备军队取得了决定性的胜利。
夏侯渊被杀之后，曹操亲自率军来到了汉中前线。在法正的谋划下，刘备大军有条不紊地组织起有效的防御，让曹操头痛不已。面对曹操这个自己从未战胜过的老对手，刘备也第一次扬眉吐气地说道：“这回就算曹操亲自出马，也休想像从前一样打败我。这回我是赢定了！”
经过一段时间的拉锯战之后，曹操眼看自己无法在与刘备的较量中取胜，汉中地区已经形同“鸡肋”，没有继续固守的价值，于是全军撤退放弃汉中地区，将防线后移至关中陈仓一线。汉中之战经过近三年的争夺，终于以刘备集团的全面胜利而宣告结束。当曹操得知在刘备军中出谋划策的是法正时，情不自禁说：“刘备这么多年来和我交战从未取得过一次胜利，这次却将我从汉中赶了出来，我还谅刘备自己没有这个水平，这一切原来都是法正教他的呀！难怪我会失败呢！”当谈到在这场战争中表现突出、多次使得曹操陷入失败的一代奇士法正时，曹操曾经沮丧地说道：“我以为已经将天下的英雄全部都招揽到了自己的麾下，没想到偏偏漏掉了法正这么个人才，实在是太可惜了！”
在这场战争当中还发生了一段轶事，从中也可以看出法正在刘备心目中的地位。这个故事被南北朝裴松之记载在《三国志·蜀书·庞统法正传》注引当中。故事的大意是这样的：
刘备与曹操争夺汉中的时候，有一次战事非常激烈，形势对刘备不利，按照战场的发展形势，刘备的军队应该实施撤退以保存实力。或许是从来没有战胜过曹操所带来的屈辱感让刘备心中大怒，坚决不肯撤出战斗，并亲自来到了战场的前沿，打算和曹操硬碰硬地较量下去。当时，刘备的固执使手下众文武无人敢上前劝说刘备撤军，而敌军的攻势这时候也更加猛烈，箭如雨下。法正看到如此情形，毅然挡在了刘备的身前，做出一副替刘备挡住箭雨的架势。
此时的刘备立即提醒法正注意曹军的来箭，而法正则神态自若地说道：“既然主公能够不顾危险亲自上阵，何况我这样的小人物呢？就让我们君臣一起去面对曹军的弓箭吧！”刘备终于明白了法正的良苦用心，表示马上撤军。从这个故事中，我们也可以看出刘备对于法正的尊重已经达到言听计从的地步了。
法正在战场之上的奇划策算，不仅让刘备言听计从，就连一向以谋略见长的诸葛亮也是佩服不已。《三国志·蜀书·庞统法正传》中就曾经提到：“（诸葛）亮每奇（法）正智术。”
刘备对于法正这位奇士的尊重和信任是由始至终的。除了放心大胆地采用法正在战场上所提出的奇思妙想之外，法正在内政方面的意见和建议也悉数得到了刘备的采纳和贯彻实施。法正在战场之外的表现也可谓高瞻远瞩、一针见血。
早在刘备入川之前，法正曾经数次出使荆州，除了与刘备密谋夺取益州之外，法正还针对孙夫人在荆州给刘备带来的不利影响向刘备提出过借机将孙夫人送回江东的建议，这是法正主动加入刘备集团之后提出的第一个具有战略眼光的意见。
孙刘联姻是建安十四年（公元209年）十二月发生的事情，这是一场中国历史上常见的政治婚姻。赤壁之战以后，为了巩固孙刘联盟，共同对付强敌曹操，孙权主动把自己的妹妹嫁给了刘备，真心实意“进妹固好”，也就是通过结亲的手段来巩固友好关系。不过，由于这场婚姻原本就充满了政治色彩，因此时时刻刻都随着政治气候的变化而转变。而孙夫人的性格，使得刘备很不放心。史料记载，孙夫人才捷刚猛，有诸兄之风，她从江东带来的侍婢百余人，个个都手持利刃侍立在其左右，刘备每次进入孙夫人的闺房，看到这些全副武装的侍女，总是提心吊胆，生怕哪一天会遭到毒手。除了这位孙夫人让刘备深感戒备之外，孙夫人从江东带来的那些随从也让刘备非常头痛。这些随从们仗着有孙权、孙夫人做靠山，经常在荆州胡作非为、横行不法。这些人的存在不但扰乱了荆州的正常秩序，同时也随时可以向孙权传递刘备集团内部的重要情报，对于刘备集团的战略决策产生严重的影响。为了控制孙夫人及其手下，刘备专门派出以方正严谨着称的大将赵云负责内务。
法正初到荆州，就敏锐地意识到孙夫人对于刘备集团所产生的巨大的潜在威胁，直截了当地建议刘备寻机将孙夫人遣送回江东以消除隐患。