Tháng 4 quân chủ lực Lưu Bị đã hạ trại ở gần Dương Bình Quan. Hạ Hầu Uyên, Trương Cáp, Từ Hoảng, cũng không chịu nằm yên rối rít kéo ra giao tranh.

Lưu Bị phái đại tướng Trần Thức vội đánh chiếm đường Mã Minh Các, lấy thế ở trên cao mà nắm ưu thế. Quân Từ Hoảng tập kích Trần Thức, do thiếu chuẩn bị nên Từ Thức bị thua to, khiến quân Lưu Bị mới xuất trận, về địa lợi và thanh thế đều xuống thấp.
Trương Cáp nhân cơ hội đến đóng đồn ở Quảng Thạch, đối đầu chính diện với quân chủ lực của Lưu Bị, Lưu Bị đã mấy lần lệnh cho Hoàng Trung tấn công mạnh mẽ, song đều phải rút quân, đạo quân thứ nhất cũng phải chịu không ít tổn thất, Lưu Bị đành phải điều động đạo quân Triệu Vân đang ở Ích Châu đến chi viện.
Tháng 7, Tào Tháo xét thấy tình thế chiến cục ở Hán Trung, Lưu Bị đang ở thế rất cố gắng cũng không thể xem thường, nếu như mình không tự xuất binh, phải chăng không dễ ngăn cản được cuộc tiến công ấy. Thế rồi có kế hoạch sắp xếp lại toàn bộ, đầu tiên điều động quân Từ Hoảng trở về, để hiệp trợ Trương Liêu đối phó với Tôn Quyền ở phía đông. Tự mình thì điều động Hạ Hầu Đôn đang trấn thủ ở Dự Cổn, và Tào Chân đang độ sung sức, cùng với Tào Hưu mới ở Vũ Đô trở về lập tức tiến hành cuộc tây chinh.
Tháng 9 đại quân của Tào Tháo đến Tràng An lập tức cho người triệu hồi Tào Hồng đang ở Vũ Đô, để hiểu rõ hơn quân tình ở Hán Trung.
Tổng chỉ huy Hạ Hầu Uyên là người nổi tiếng bởi dũng mãnh, trách nhiệm và thấu đáo, bởi thế được Tào Tháo cân nhắc, ở trong quân đội của Tào Tháo, uy danh còn hơn cả người anh là đại tướng Hạ Hầu Đôn. Hơn nữa sau khi được bổ nhiệm làm thống soái quân Hán Trung, lại độc lập đối kháng với Lưu Bị từng nổi tiếng hào kiệt ở đời, đã mấy lần đánh bại được quân Lưu Bị mà thêm nổi tiếng, cũng đã bộc lộ ra sắc thái kiêu ngạo ít thấy.
Khẩu khí của Hạ Hầu Uyên rất ghê gớm, khiến Tào Tháo cũng phải lo hộ ông ta. Trong thời gian đối đầu ở Dương Bình Quan, Tào Tháo đã đặc biệt viết thư nhắc nhở ông ta: “Kẻ làm đại tướng phải hiểu rõ lâm trận là đáng sợ, hiểu được chỗ yếu của mình, chẳng thể quá dựa vào võ dũng. Đã rõ là bản chất của Tướng quân là vậy, song hành động phải có trí tuệ. Nếu chỉ hoàn toàn vũ dũng, chỉ có thể địch nổi kẻ thất phu mà thôi”.
Hạ Hầu Uyên sau khi được thư, lại cho rằng Tào Tháo đánh giá Lưu Bị quá cao, nay quân Hán Trung đang có khí thế, nếu quân tiếp viện của Lưu Bị có đến thêm nữa, cũng chẳng thể làm được gì.

Tháng giêng năm Kiến An thứ 24, Lưu Bị ở Dương Bình Quan đã kéo dài cuộc chiến đấu với Hạ Hầu Uyên gần một năm. Gia Cát Lượng từ Thành Đô vội đến tiền tuyến, cùng với Pháp Chính bàn bạc đối sách, theo đề nghị của hai người, Lưu Bị dự định sẽ vận dụng chiến thuật dụ địch.
Lưu Bị cũng thấy Hạ Hầu Uyên kiêu căng khinh địch, lại xem thường quân Ích Châu, bởi thế quyết định làm cho ông ta càng thêm kiêu ngạo. Đầu tiên Lưu Bị giao quyền chỉ huy đạo quân tiền tuyến cho lão tướng Hoàng Trung vốn có kinh nghiệm phong phú lại dũng cảm, tự mình dẫn quân chủ lực, Pháp Chính cùng quân sĩ dưới trướng rút về phía nam, để biểu thị ý đồ, vứt bỏ Hán Trung, khiến Hạ Hầu Uyên càng thêm kiêu ngạo. Tiếp theo, Lưu Bị lệnh cho Hoàng Trung đến Đông Thành đánh Trương Cáp bằng một trận hoả công mãnh liệt. Hạ Hầu Uyên nghe tin, lập tức lệnh cho Hạ Hầu Thượng và Hàn Hạo dẫn quân chi viện, quân Hoàng Trung rút chạy, Hạ Hầu Thượng thừa thắng truy kích, Trương Cáp khuyên mãi không được đành phải theo sau tiếp ứng.
Quân Hoàng Trung mỗi ngày rút một chặng, mau chóng đến được Đãng Sơn. Hàn Hạo và Hạ Hầu Thượng đuổi đến, Hoàng Trung mãnh liệt quay lại phản kích, quân mai phục 2 bên đều đổ ra, Hàn Hạo, Hạ Hầu Thượng bị đánh bất ngờ, toàn quân hỗn loạn, hai viên tướng đều bị chết. Trương Cáp thấy Hoàng Trung dũng mãnh hơn người, không dám ham chiến, phải rút về Đông Thành để thủ thế.

Hoàng Trung thừa thắng đánh đến tận đại bản doanh của Hạ Hầu Uyên ở Nam Thành, Hạ Hầu Uyên cả giận, dốc tổ mà ra, muốn diệt sạch quân Hoàng Trung để trả thù cho Hạ Hầu Thượng.
Lưu Bị vội phái sứ giả báo cho Hoàng Trung không nên quyết chiến, mau chóng rút về phía Miện Thủy, cùng với quân chủ lực của Lưu Bị hợp quân đóng trại ở trên núi, từ trên cao nhìn xuống, cậy hiểm mà giữ. Do liên tục điều động mau chóng, quân Hoàng Trung lộ rõ thứ tự hỗn loạn, Hạ Hầu Uyên thấy thế, tưởng có thể đánh tan bèn dẫn một số ít quân cận vệ đuổi theo, muốn giết chết Hoàng Trung. Trương Cáp nghe tin, sợ có mưu kế lập tức cũng dẫn quân đuổi theo.
Song Hạ Hầu Uyên muốn lập công lớn, hành động vội vàng, dẫn quân đến dưới núi. Pháp Chính ở trên núi đốc chiến thấy quân Hạ Hầu Uyên cờ xí rối loạn, quân đội không chỉnh tề, bố trí sơ hở nhiều chỗ, cho rằng thời cơ đã đến, bèn nói với Lưu Bị: “Có thể đánh được rồi”.
Lưu Bị hạ lệnh cho Hoàng Trung từ bên trên tràn xuống đánh vào quân Hạ Hầu Uyên, quân Hạ Hầu Uyên chẳng hề chuẩn bị lại không ngờ bị đối phương tập kích. Bị quân Ích Châu dốc sức xung sát, rơi vào thế hỗn loạn kêu trời kêu đất mà chạy mỗi người một ngả, chủ soái Hạ Hầu Uyên và phó tướng Triệu Ngưng bị giết hại tại trận, 5000 quân vệ binh cơ hồ hoàn toàn bị tiêu diệt.