入冬以來，司馬懿和諸葛亮各自調兵遣將準備即將爆發的大戰，司馬懿深知糧道對於現在在漢中作戰的這十幾萬曹軍的重要性。
曹軍雖然人多勢眾，可是在漢中與蜀軍作戰卻不占據任何優勢。
一道延綿不絕的秦嶺隔斷了漢中與中原的聯繫，曹軍只能通過陽平關和子午關兩條通道向漢中作戰的曹軍補充糧草和兵源，相對來說，陽平關雖然繞了一個大圈子，可是卻是曹操向漢中輸送給養的最便捷的一條通道，可是自從魏延揮兵攻克陽平關以來，這條通道等於是已經被掐斷了。現在唯一掌握在曹軍手中的只有子午谷一條通道，不過子午谷延綿六百里，道路狹窄崎嶇，曹軍的運糧隊伍就算連綿不絕也只能是暫時維持漢中曹軍的日常所需。
至於就地征糧的打算暫時就不要想了，漢中雖然富饒，可是也經受不起如此大戰的摧殘。張魯兵敗，漢中百姓躲避戰亂紛紛背井離鄉，漢中人口瞬間流失了將近三成。在大戰中，被殃及到的百姓又有一二成。而曹軍和蜀軍在拉鋸般的角逐之中，又不約而同的對即將失去的郡縣實行了毀滅性的破壞，夏侯惇更是在撤兵褒中縣的時候進行了屠城之舉，將一座擁有數百年歷史的古城一把火燒成了一片平地。無獨有偶，張飛在兵退沔陽縣的時候雖然沒有屠城，卻也是將城中百姓驅逐於野縱火焚城。
漢中百姓再也經受不起如此蹂躪，那些還在觀望的百姓終於也踏上了再次流亡的道路，一時之間，廣褒的漢中大地成為了一片十室九空的死地。
司馬懿急於打通自漢中至隴南天水的糧道，數次組織大軍強攻陽平關。
據守陽平關的魏延也接到了諸葛亮的死命，就算兩萬守軍全部拼絕，也不得退出陽平關一步。
魏延不是一員莽將，他依託陽平關的有利地形，將漢中通往隴南的道路橋樑摧毀一空，就算司馬懿大軍能夠攻克陽平關，在短時間之內也不可能有效地打通這條生命補給線。
在漢中平原上，蜀軍卻呈現出了頹勢，一連丟失了三座縣城，就在曹軍軍心振奮的時候，蜀軍大將趙雲趙子龍突然率領大軍以迅雷不及掩耳之勢突襲了子午關，駐守子午關的夏侯惇也是流年不利，自進軍漢中以來連戰連敗，沒出兩日就被趙雲攻克了子午關，只得順著子午谷退回了長安，而此時司馬懿派出的援軍還沒有抵達子午關，只得無功而返。
到了這時司馬懿才反應過來連克三座縣城卻是中了諸葛亮的奸計，蜀軍不是兵敗，而是主動放棄那三座縣城集結兵力給了司馬懿致命一擊。
至此，從曹魏通往漢中的兩條糧道已經完全被蜀軍切斷，盤踞漢中的十幾萬曹軍成了一隻孤軍，在內無糧草外無救兵的情況下，司馬懿組織了最後一擊，試圖突破巴東進入蜀地直搗黃龍，更是打算以戰養戰在蜀地擄掠軍需給養。可是諸葛亮卻是避而不戰節節退守，更是堅壁清野，不留給曹軍一粒糧食，試圖將十幾萬曹軍引誘進巴蜀腹地加以圍殲。
總算司馬懿還沒有喪失理智，在突入蜀地百里之後毅然回師，沿途之上大肆破壞之事，見橋拆橋，見路毀路，放縱士兵任意劫掠，就如同蝗蟲過境一般將沿途數縣破壞得體無完膚，沒有數年的功夫不能恢復元氣。
最後司馬懿率領十幾萬曹軍自兩河口小路安然退出了漢中，歷時半年之久的漢中戰役終於落下了帷幕，漢中終於落到了劉備的手中。
劉備並不在意漢中被摧殘成了一片廢墟，能得到這個對巴蜀至關重要的戰略要地，對他來說就已經足夠了，更何況，這還是自他起兵以來首次在獨自對抗曹軍時取得的重大勝利，對于振奮軍心起到了莫大的作用。
魏延在漢中戰役中表現頑強，劉備論功行賞，冊封魏延為漢中郡太守，並從巴蜀強行遷移了八千戶至漢中，補充漢中流失的人口，不過漢中要想恢復到張魯執政時的鼎盛時期，卻是要需要數年的休養生息。
至於漢中戰役中的另一名功臣趙雲趙子龍，劉備卻只是冊封了一個虎威將軍的頭銜。不知為何，趙雲自從追隨劉備以來一直沒有得到劉備的重用，論武藝，趙雲遠在關羽張飛魏延之上，論功勳，趙雲單槍匹馬在長坂坡曹軍陣中殺了個七出七入，救出後主劉禪，可謂是勞苦功高，可是長期以來劉備卻只將趙雲當作禁衛軍一般使用，難得的，趙雲卻也對此毫無怨言。
