马超被调走后，曹操突然又发兵阳平关，趁夜突袭关外诸寨，杨任、杨柏等将抵挡不过，向阳平关内撤退，半路上又被夏侯渊与张合伏击，杨柏被张合斩杀，杨任率残军退至阳平关内。
随后，关外诸营寨皆被曹军攻占，曹操令大军开始进攻阳平关。
张卫见诸营已失，杨柏被杀，不敢再守，于是弃关而走，连夜逃回南郑城。
张鲁大怒，欲斩张卫与杨任，却被阎圃劝阻，言曹军马上就要兵临城下，此时不宜自斩大将，还是赶紧准备守城吧。
然而，失去了阳平关的汉中，怎么能抵挡得了曹操的三十万大军。
曹操令夏侯渊率领五千骑兵作为前锋，往南郑路上哨探，正好遇上率兵出城要将功抵罪的杨任。
杨氏诸将之中，数杨任武艺最高，挺枪与夏侯渊大战了三十回合不分胜负。夏侯渊算是一流武将中比较靠前的了，杨任能与其单挑三十回合，说明杨任至少也得是二流顶尖甚至能达到一流水平。
夏侯渊见一时胜不了杨任，便佯败而走，杨任立功心切，从后追来，却被夏侯渊用拖刀计斩于马下。
败军逃回城去，张鲁大惊失色，只好令张卫主持守城之事。
曹操率大军来到南城城后，令大军三面树立云梯，建造投石车进行攻打。
张鲁感觉抵挡不住，便要开门投降，张卫不愿降，便劝张鲁放火烧掉府库，领兵逃至巴中。
杨松趁机劝说张鲁投降，张鲁却犹豫不决，最终还是逃去了巴中，但也没有烧掉府库。
曹操大军进入南郑城，见张鲁只是封闭了府库，里面的财物丝毫无损，心中对张鲁也有些好印象，这家伙也算是给自己送了一份大礼，于是派人去巴中劝其投降。
张鲁最终还是投降了曹操，被曹操封为镇南将军，封阆中候，食邑万户，后来张鲁与妻子皆去了邺城，曹操还让自己的儿子曹宇娶了张鲁的女儿。阎圃等人封列候，于是汉中被曹操平定。
曹操传令各郡分设太守，置都尉，大赏士卒。
杨松觉得自己在曹操平定汉中一战中立下了大功，虽然杨家死了不少人，但杨松也不在乎，只要自己能当上汉中太守，杨家的权势将更上一层。
结果，杨松不但没等到曹操兑现承诺，任其为汉中太守，反而因他卖主求荣，被曹操下令斩杀在市曹示众，随后杨家也被抄家，死的死，流放的流放。
这傻瓜也不想想，曹操好不容易平定了汉中，怎么会再让一个汉中本地的世家大族把持汉中大权呢。
曹操得了东川，谋士司马懿进言道：“没想到张武这么快就占据了西川，但他现在立足还未稳，蜀人尚未归心。今魏公已得汉中，三十万大军也尚未疲惫，不如速速进兵争夺益州。如果让张武在益州站稳脚，让其将益州、荆州、扬州连成一片，则再难剿灭了！”
荀攸等人也赞成速速进兵益州，否则以张武的能力，最多两年之内就能彻底消化掉益州，到时候他全据长江上、中、下游，天下二分而占其一，就再也不好对付了。
虽然张武暂时也没有能力进行北伐，但曹操将再也没有练水军的地方，没有水军就过不了长江，就拿张武没有丝毫办法。
以张武的英明神武，如果让其安安稳稳地发展上十年，以后的事情可就真不好说了，最起码他们都不知道曹操还能不能再活十年。
曹操说道：“没想到啊，张武在如此短的时间内就占据了益州！西川之地，山高路险，易守难攻，他到底是怎么做到的？”
程昱说道：“据密探打探来的情报，经过分析，属下猜测张武在成都城内有内应。张武驻军涪水关吸引成都守军，而其麾下大将甘宁率大军突然出现在成都城外。半夜时分，内应打开城门，放甘宁大军入城，此内应有可能就是益州别驾张松。”
“张松？莫非当年被乱棍打出许都之张永年？”曹操也记得这个人，因为这个张松给他的印象太深了，不但人长得奇丑，还敢当着众人的面揭自己的短，当时要不是身边人劝阻，自己就将他杀了。
“不错，就是此人。当初张松离开许都后，曾路过荆州，被张武请入襄阳暂住了几日，对其十分礼遇，莫非此人便是那时候暗地里投靠了张武？”
司马懿说道：“那张武极有可能是打听到了什么，否则以其当时的身份地位，为何如此看重张松这样狂傲之士？”
荀攸等人心中暗笑，这张武也真是奇怪，明明是一个武夫出身，却怎么这么喜欢跟一些性情狂傲的文士交往？当年的祢衡是如此，后来的张松也是这样。
这时候，任行军主簿的杨修忽然说道：“当初张松来许都时，曾与我相谈，其话语中似乎有未逢明主之感叹，莫非当时其来许都本意欲投魏公？”
“啊！刘璋暗弱无能，那张松自视甚高，或许真有此意！”程昱说道。
联想到后来发生的事情，其余人等也越想越觉得可能。
曹操不高兴地对杨修说道：“当时为何不将此事汇报与我？”
杨修有些无语了，当时你曹大丞相将人家张松凉了好几天都不接见，后来见了面也一直在为难人家，最后还将他乱棍打走，你不找找自己的原因，还好意思怪罪我？
但杨修不敢这样说，只好有些尴尬地说道：“回禀魏公，当时属下并未留意，只因此时益州发生的事情，属下才有所猜测。”
事已至此，曹操也无法再说什么了，但他也赞成即刻出兵攻打益州，因为张武可不是张鲁、刘璋那样的货色，如果让他在益州站稳了脚，自己有生之年还真不好说能不能解决掉他。
因为水军一直是曹操的短板，没有水军便无法渡江攻打张武的地盘，如果能趁张武在益州立足未稳的情况下抢来益州，那就可以占据长江上游，然后造船练水军顺流而下，还是很有希望能打败张武的。
于是，曹操决定大军暂时不返回邺城，而是继续西进攻取西川。