在荆州与东吴相持的阶段，刘备原本欲快速攻取汉中以缓解荆州的压力，却没想到曹操平定关中后，一直有异动，让刘备有些束手束脚，只能先退回成都打探情报，因为刘备知道荆州战事焦灼，要是再同时与张鲁、曹操一同交战，情况只会更糟。
关中平原的硝烟刚刚散去，曹操正忙于消化胜利果实，安抚新附的羌胡，整编西凉降卒，并筹划来年开春经略凉州残余势力。他目光暂时还未投向秦岭以南的汉中。然而，成都的州牧府内，气氛却如同拉满的弓弦！
“报——！关中细作密报！曹操主力屯于长安、郿坞休整，大将夏侯渊驻陈仓，曹洪镇安定！暂无南下汉中之迹象！” 法正麾下“天罗”组织的精锐斥候，将最新的情报呈上。
刘备猛地站起，眼中精光爆射：“天赐良机！曹操新定关中，士卒疲惫，粮秣转运艰难，且羌胡未靖！此时不取汉中，更待何时？众卿，即刻发兵！”
“孔明，我亲率大军征伐汉中，后方之事皆交于你一人”刘备对刘长明说道。
刘长明回道：“亮领命！粮草、军械、民夫已备。‘新算符’‘格目’确保转运清晰。巴蜀各郡，全力支前！” 他深知此战贵在神速，后勤压力巨大，但汉中完整的人口和资源，将是未来巨大的财富。
“黄权，早就听闻川蜀之事你已烂熟于心，此番出征，还望你辅佐孔明”刘备又对益州降臣领袖黄权说道
黄权拱手对刘备说道： “主公放心！权已征调熟悉秦岭栈道的民夫、向导。汉中张鲁旧吏中，心向汉室者众，如功曹阎圃，权已密遣心腹联络。彼等熟知汉中地理、仓廪、民情，可作内应，亦可助大军速进！” 未被曹操破坏的汉中行政系统和地方势力网络，成为黄权运作的关键。
“有你二人坐镇成都，大军后方无忧！大军再次开拔，进军汉中！”刘备紧接着又说道。
而法正借助刘长明之法仿照荆州所成立‘天罗’情报系统也已全面启动！
大军开拔之前先遣精锐山地斥候（巴賨勇士为主）已潜入秦岭，猎杀曹军可能派往汉中的零星斥候，封锁所有通往关中的小道，制造信息黑洞。让张鲁和曹操都误以为蜀中无大动作。
法正又利用五斗米道内部矛盾，张鲁之弟张卫与大将杨昂不和，及部分信徒对曹操的恐惧，策反了汉中郡治南郑的低级官吏和守军小校，承诺刘备入主后保全其宗教地位和家业。
然后放出风声，称刘备意在巩固巴地（巴西、巴东），无意北进。同时，法正亲自伪造了几封曹操写给张鲁的“密信”，语气傲慢，隐含吞并之意，通过特殊渠道“泄露”给张鲁心腹，加深其疑虑。
而自从刘长明将火药配方透露给庞统后，他就全心沉醉在里面了，还成立了神机营，此次进攻汉中，庞统亲率了神机营三百死士枕戈待旦！且‘霹雳火’足量，运输器具改良，不惧潮湿！目标——阳平关！
“统已选定三处最宜爆破之墙基！” 他指着沙盘，眼中闪烁着对技术改变战局的狂热自信。
而益州降臣集团李严、吴懿、费观等将，这次大战皆被委以重任。李严负责葭萌关大本营的运转；吴懿、费观等熟悉北部地理的将领，分别编入各军担任向导或副将，利用其人脉联络汉中边境的賨人部落，获取支持。
此次进军刘备采纳法正“快、奇、狠”的方略，兵分三路，如同三把尖刀直插汉中腹地：
北路大军由张飞、马超率领，作为疑兵，大张旗鼓出祁山道，佯攻武都郡，此时的武都郡属凉州，是曹洪辖区。此支兵马多树旗帜，广布营灶，日夜鼓噪。而目的，就是为了吸引关中曹军夏侯渊、曹洪的注意力，使其误判刘备主攻方向在陇右，不敢轻易分兵南下救援汉中。
这支疑兵在张飞的威名、马超在羌胡中的影响力，加上浩大声势，成功让夏侯渊、曹洪紧张起来，加固陈仓、下辨防务，密切监视陇西。关中曹军主力被钉死在原地。
东路大军由魏延、吴懿率领， 出米仓道，翻越险峻的大巴山，直插汉中东南部核心——定军山及汉水渡口。只为切断阳平关守军与南郑的联系，堵死张鲁主力可能的退路，并威胁南郑侧翼。关键在于快和隐蔽！
吴懿利用旧部关系，联络大巴山中的賨人部落，获得向导和少量熟悉小径的战士。沿途避开张鲁军主要哨卡，昼伏夜出，攀援绝壁。在賨人引导下，如同神兵天降般突然出现在定军山脚下，迅速击溃少量守军，控制了这一战略制高点及附近渡口！消息传到南郑，张鲁集团震动！
刘备亲率中路大军，以赵云先锋，黄忠为锋镝，庞统、法正随军。出陈仓道（褒斜道），以雷霆万钧之势，强攻汉中西部门户——阳平关！此路相对宽阔，利于大军行进和重装备运输，但关隘险固。
刘备大军行军严格保密，轻装疾进。赵云率白毦兵精锐为先锋，逢山开路遇水叠桥，清除小股哨探。法正的“天罗”斥候如同幽灵，确保大军行踪不被发现。刘备、黄忠率主力紧随其后，庞统的“神机营”被严密保护在中军。
当刘备主力如同鬼魅般出现在阳平关下时，守将杨昂、杨任（张鲁部将）惊得魂飞魄散！他们收到的情报还是“蜀军动向不明”，怎么眨眼间数万大军就到了关下？
黄忠率精锐先登营，在赵云白毦兵强弓硬弩的掩护下，发动了一次凶悍的试探性进攻。虽然被滚木礌石击退，但蜀军悍不畏死的冲锋和精良的装备，给守军造成了巨大心理压力。
庞统早已通过内应得知关内布防薄弱点，选择了一处位于山坳、墙体相对老旧且守军较少的区域。
在黄忠部队持续佯攻吸引注意力的同时，“神机营”死士在夜色的完美掩护下，如同地鼠般开始了疯狂的坑道作业。内应提供了关墙内部结构的大致信息。坑道挖掘速度远超预期。
仅仅两夜！坑道便已就绪。庞统亲自监督，将大量“霹雳火”填入。黎明前最黑暗的时刻，引信点燃！
轰——隆——隆——！！！
比惊雷更沉闷，比地动更剧烈的恐怖巨响！大地疯狂颤抖！阳平关那段被选中的城墙，如同被巨神之拳击中，先是猛地膨胀，砖石如同烟花般四散激射！随即在震耳欲聋的崩塌声中，整段城墙向内轰然垮塌！一个巨大的、弥漫着刺鼻硝烟和死亡气息的缺口，豁然洞开！烟尘冲天而起，遮蔽了晨曦！
这远超凡人理解的“天罚”，瞬间摧毁了五斗米道守军的意志！许多人跪地哭嚎，以为神明降罪，或以为是张鲁法术失效。建制彻底崩溃，守军狼奔豕突！
总攻！黄忠的怒吼！“汉室兴复，在此一举！杀！” 刘备拔剑怒吼！黄忠须发皆张，如同战神下凡，第一个挥舞着大刀，踏着滚烫的碎石和烟尘，从缺口处杀入关内！“降者免死！抵抗者杀无赦！” 赵云率白毦兵如白色闪电紧随其后，瞬间肃清缺口附近残敌。刘备亲率大军，如同决堤洪水，涌入关内！杨昂、杨任见大势已去，在亲兵护卫下仓皇弃关，逃往南郑。阳平关，这座汉中西陲天险，在庞统的“神兵”和黄忠的勇猛下，宣告陷落！
阳平关失守的消息和那“天雷破关”的恐怖传闻，以更快的速度传到了南郑。整个张鲁集团陷入一片恐慌和混乱。
而东路的魏延、吴懿已牢牢控制定军山和汉水要津，切断了南郑与东南方向的联系，并开始向南郑外围据点进攻。
在此情况下法正立刻发动强大的政治和心理攻势：
利用被策反的内应阎圃，在城内散布消息：刘备乃汉室宗亲，仁德之君，入主汉中只为抗曹保境，绝不迫害五斗米道，善待降者。同时渲染曹操的残暴，曹操在徐州的所作所为到现在还是很多人的噩梦，暗示若曹操来攻，汉中必遭涂炭。
而黄权以益州名士、刘备重臣的身份，亲自写信给张鲁及其核心谋士阎圃、李伏等，晓以利害，承诺保障张鲁家族安全、尊重其宗教领袖地位，并许以高官厚禄。
张鲁本身就不是雄主，性格优柔。前有“天雷”破关的神威震慑，后有东路军堵截，内有人心惶惶、投降派占据上风。面对刘备大军压境和法正、黄权措辞恳切、条件优厚的劝降书，他最终长叹一声：“宁为刘公作奴，不为曹贼作客！”
公元217年冬末，张鲁率汉中文武官员及部众，开南郑城门，向刘备投降！刘备以极高礼节迎接张鲁，封其为镇南将军，阆中侯（封地远离权力中心），其子弟、重要部属皆得封赏。五斗米道得以保留，其信众情绪迅速稳定。
刘备兵不血刃进入南郑，接收了完整的汉中郡：城池、府库、粮草、军械、以及最宝贵的——数十万未经战火蹂躏的汉中人口！这是曹操历史线中迁走大量人口后完全无法比拟的雄厚资本！
刘备入主南郑，抚慰百姓，犒赏三军。封黄忠为破虏将军，赵云、魏延、张飞、马超等皆有重赏。擢升庞统为军师中郎将与诸葛亮并列，法正为蜀郡太守，黄权、李严、吴懿等益州降臣也各得升迁。对主动归降和协助大军的汉中本地豪强、賨人首领，也大加封赏。
而刘长明也迅速从成都抽调精干吏员包括那些会“新算符”“格目法”的学员，由黄权等人率领，奔赴汉中。他们带着成熟的“蜀汉新政”简化版：
立即进行人口、田亩普查登记，用表格、新符号，高效准确。
利用缴获和汉中完好的官仓，开仓济贫，稳定民心，同时招募流民和愿意屯田的百姓，在汉中肥沃的土地上开展大规模军屯、民屯。
保留并规范五斗米道组织，将其纳入官府的慈善、医疗（符水治病）体系中，避免其成为不稳定因素。
修缮道路，尤其是连接成都的栈道，建立驿站系统。
而庞统在阳平关爆破点秘而不宣，但进行了内部的详细记录，同时将“神机营”基地部分迁至汉中，在更隐秘的地点继续研发和改进火药，并在汉中各处险要关隘，特别是北向关中的子午谷、傥骆道等出口秘密部署防御性“火雷”阵地。
法正也将 “天罗”组织重心北移，全力监控关中曹军动向。派遣更多细作潜入长安、陈仓等地。同时联络凉州羌胡，宣扬刘备夺取汉中、善待异族（五斗米道、賨人）的消息，为未来北伐凉州铺垫。
当刘备全取汉中、张鲁归降的消息传到关中时，曹操正在庆贺平定关中的宴席上。信使带来的战报，如同冰水浇头！
“什么？！刘备…拿下了汉中？张鲁投降了？阳平关…被天雷劈开了？！” 曹操手中的酒杯“啪”地一声摔得粉碎，脸色瞬间由红转白，再由白转青！他猛地站起，胸口剧烈起伏，一股腥甜涌上喉头！“噗——！” 一口鲜血狂喷而出，染红了面前的案几！
“主公！” 左右惊呼，一片混乱。
曹操推开搀扶的人，死死盯着南方，眼中充满了震惊、愤怒，还有一丝不易察觉的恐惧。“天雷？…刘备…大耳贼！安敢如此！！” 他意识到，一个比马超、韩遂可怕百倍的对手，已经扼住了秦巴咽喉，拥有了争夺天下的真正资本！他刚刚到手的关中，转眼就暴露在了刘备的兵锋之下！
刘备站在南郑城头，北望秦岭，胸中豪情万丈。手中握着完整的、富庶的汉中，麾下是能臣猛将，身后是稳固的益州。一个新的时代，在他脚下开启。而他的目光，已越过了秦岭，投向了那片广袤的中原大地。曹操的震惊与愤怒，正是他迈向霸业的最好注脚。