无论如何，孙、刘的第三次重分荆州，使得刘备在争夺汉中问题上比曹操晚了一步。当刘备率兵赶回益州时，曹操已经攻下汉中，张鲁放弃了郡治南郑(治今陕西南郑东)，退到了人的聚集地巴中(今嘉陵江、渠江上游一带)。曹操继续向三巴地区进军，人部落酋长朴胡、杜濩、任约纷纷降曹。曹操任命朴胡为巴东太守，杜濩为巴西太守，任约为巴郡太守。
偏将军黄权对刘备说：“若失汉中，则三巴不振，此为割蜀之股臂也。”刘备认为黄权说得很对，便以黄权为护军，率众到巴中迎接张鲁。然而刘备并不知道，张鲁早就恨透了他，明确表示宁降曹，不降刘。早在阳平失陷时，张鲁就欲降曹操，他的功曹阎圃劝他说：“您这时投降是由于被逼无法，肯定不为曹操所重，不如随从杜濩退到朴胡那里抵抗一阵，这样可被重视。”正是由于阎圃的劝说，张鲁才没有立即投降。当黄权领兵来到巴中时，张鲁早已成了曹操的座上宾了。
黄权虽未迎到张鲁，却攻破了杜濩、朴胡诸军，收复了三巴地区。曹操听说三巴又失，派大将张郃率军复入巴中，开至宕渠蒙头、荡石(均在今四川渠县东北)。刘备派出张飞前去抵御。双方在宕渠对峙了五十多天，谁也吃不掉谁。后来张飞采取出奇制胜的策略，让手下和张郃继续对峙，自己却率领一万多精兵从另外一条路去截击敌军，一下子把张郃军截成两段。巴中多山，山道险峻狭窄，张郃军首尾不得相救，被打得七零八落。张郃丢掉马匹，进入山中，与手下十多人走小路才得以逃生，然后收拾残部退回南郑。
经过宕渠之战，曹军势力退回汉中，三巴地区复归刘备所有。
曹操虽占据了汉中，但却无意对益州大举用兵，他只是在三巴地区作一些尝试性的军事行动，稍有不利，便立即停止。在曹操看来，占领汉中的目的，不是为了进一步灭蜀，而是为了防止刘备抢先占有汉中，威逼关中。因此，曹操出兵汉中，是带有防御性的军事行动。但曹操内部有些人不明白曹操的心思，他们主张不仅要占领汉中，还要进而进兵益州。曹操的司空仓曹掾刘晔就说：
明公以步卒五千，将诛董卓，北破袁绍，南征刘表，九州百郡，十并其八，威震天下，势慴海外。今举汉中，蜀人望风，破胆失守，推此而前，蜀可传檄而定。刘备，人杰也，有度而迟，得蜀日浅，蜀人未恃也。今破汉中，蜀人震恐，其势自倾。以公之神明，因其倾而压之，无不克也。若小缓之，诸葛亮明于治而为相，关羽、张飞勇冠三军而为将，蜀民既定，据险守要，则不可犯矣，今不取，必为后忧。
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