马超投奔张鲁后，“鲁不足与计事，内怀于邑”，他甚不得志。刘备素来好贤，得知马超的处境后，即派李恢去汉中交好马超。

这期间，刘备已兵分两路，进军益州，直取刘璋的大营成都。马超与曹操有灭族之仇，欲报不能，欲罢不忍，而又不能再称雄西凉，此时他寄人篱下，其情其景，可悲可叹。因此，一经李恢联络，便毅然向刘备“密书请降”，率兵直抵成都。刘备闻知，欣喜万分，曰：“我得益州矣。”（本传裴注《典略》）马超兵到，成都守军惊恐万分，不到十天，刘璋便向刘备投降了。时值建安十九年（214）。

刘备因得骁勇绝伦的马超，甚喜，兵定益州后，拜马超为平西将军。远镇荆州的关羽，因马超原非故人，现在一下做了平西将军，心中非常不悦。他便写信给诸葛亮，问马超的才能可以和谁相匹敌。诸葛亮深知关羽历来为人骄傲自大，不肯服人，便回信说：“马超兼资文武，雄烈过人，一世之杰，黥、彭之徒，当与益德并驱争先，犹未及髯之绝伦逸群也。”（《三国志·关羽传》）关羽看信后大喜，认为自己受到诸葛亮之推崇，颇为得意，并且将这封信拿给左右宾客们看。其实，诸葛亮在信中对马超做出高度评价，说他文武兼备，把他比之于西汉勇将黥布和彭越以及当代猛将张飞。

马超归顺刘备后，对蜀汉政权忠心耿耿，是“忠亮死节之臣”。当时，益州有一位豪强大族名叫彭羕。刘备初定益州时，为了争取益州士人，把他从布衣提升为治中从事。“羕起徒步，一朝处州人之上，形色嚣然，自矜得滋甚。”（《三国志·彭羕传》）诸葛亮看见他狂妄自大，一副小人得志的模样，就对刘备说：“羕心大志广，难可保安。”刘备听后，通过观察，渐渐对他疏远，然后，贬其官，外放他为江阳太守。彭羕得知后，心中怨恨，便跑到马超那里，咒骂刘备“老革荒悖”，并且煽动马超武装反叛。马超“闻羕言，大惊，默然不答”（《三国志·彭羕传》）。马超告发了彭羕，诸葛亮立即果断地下令将他逮捕处死。马超以其忠心获得了刘备和诸葛亮的信任。

建安二十二年（217），刘备亲率大军北进汉中，遣威震西凉的马超与张飞、吴兰等率兵入武都、屯下辨（今甘肃成县），牵制曹军，配合主力部队进攻汉中。第二年春，曹操命曹洪进兵下辨，一举击灭吴兰，马超、张飞退走汉中。建安二十四年（219），刘备遣老将黄忠“杀夏侯渊，据汉中”（《三国志·黄权传》），刘备“逐于沔阳设坛场”而自立为“汉中王”。刘备称汉中王后，任马超为左将军。（胡莉）