刘备从江州回到成都之后，开始谋划主动出击的军事部署。曹操则忙于整顿内部，巩固权威，加快晋爵为王的步伐，进而“设天子旌旗，出入称警跸”,在此期间一度向孙权示兵，败孙权于濡须口。因此，从建安二十一年(216)春到建安二十二年(217)冬十月，刘备同曹操在汉中以及益州北部的其他地区均没有大的军事接触。双方有近二年的时间相安无事。历史证明，是刘备主动打破了这种暂时相安的局面。

建安二十二年十月，就在天子同意曹操“冕十有二旒，乘金根车，驾六马，设五时副车”的时候，刘备乘机出兵了。他是在法正的激励下决策的。前面提到，法正曾对曹操收降张鲁、平定汉中，而不因势图巴蜀做过分析，指出，“此非其智不逮而力不足也，必将内有忧逼故耳”。法正认为时机成熟了，便劝刘备乘机出兵，对刘备说：“今策(夏侯)渊、(张)郃才略，不胜国之将帅，举众往讨，则必可克。克之之日，广农积谷，观衅伺隙，上可以倾覆寇敌，尊奖王室，中可以蚕食雍、凉，广拓境土，下可以固守要害，为持久之计。此盖天以与我，时不可失也。”他对取得战果的大小都进行了分析。

据说，刘备当时犹豫不决。儒林校尉周群和后部司马张裕等人反对出兵。周群说：“当得其地，不得其民也。若出偏军，必不利，当戒慎之!"张裕更直截了当地说：“不可争汉中，军必不利。”周群、张裕二人以善观天象、晓知“占候”著称，他们的话，没有任何事实根据。

刘备没有为周群、张裕的言语所惑，决心出兵。

建安二十三年(218)春，刘备安排诸葛亮“居守”成都，主持后勤，“足食足兵”,以保障军需。随即兵分两路，一是自己在法正的辅佐下，亲率赵云、黄忠、魏延等诸将，出东路，向汉中进兵；二是派遣张飞、马超、吴兰等，出西路，攻取曹操西北驻军重地下辩(今甘肃成县西)。

曹操接到战报，即派心腹战将、厉锋将军曹洪督军前去武都(治下辩),加强防御，迎战张飞、马超、吴兰等。并以骑都尉曹休和议郎辛毗参曹洪军事。建安二十三年三月，曹休建议曹洪乘张飞等未集之机，“闪击”吴兰。史称，“备遣张飞屯固山(今甘肃成县北),欲断(曹)军后”,曹军众议狐疑，曹休对曹洪说：“贼实断道者，当伏兵潜行。今乃先张声势，此其不能也。宜及其未集，促击兰，兰破则飞自走矣。”曹洪同意了曹休的意见，进兵突袭吴兰，大破之，斩吴兰将任夔等，吴兰逃亡中被氐人杀死，张飞、马超败走汉中方向，试图与刘备主力会合。西路进军的计划破产了。

刘备率军，屯驻阳平关(今陕西勉县西),曹操诸将夏侯渊、张郃、徐晃等率军。当时，根据曹操的部署，夏侯渊、徐晃屯阳平，张郃屯广石，为掎角之势。刘备对曹军力量进行了错误的估计，过于轻敌，试图“断绝外内，以取汉中”。因而遣陈式等十余营兵力去切断马鸣阁栈道(在今四川昭化县境)。徐晃即率别部急趋，大破陈式等部，蜀兵“自投山谷，多死者”。本来处于进攻势头的刘备军队反而为敌反包围，被动挨打，吃了败仗。曹操听到这个消息非常高兴，授徐晃符节，以示嘉奖，兴奋地说：“此阁道，汉中之险要咽喉也。刘备欲断绝内外，以取汉中。将军一举，克夺贼计，甚善。"

刘备的主力部队将张郃包围在广石，但也未能克敌制胜。据说，刘备“以精卒万余，分为十部，夜急攻邰。邰率亲兵搏战，备不能克”。

刘备出兵的结局，应验了周群、张裕的“军必不利”的预言。这时，刘备又知道了一个道理，即使操不在此，亦不可轻视，急忙向诸葛亮求援。据说诸葛亮有点迟疑，问从事杨洪，杨洪因而发表了“若无汉中则无蜀矣”的一番议论，进而督促诸葛亮说：“方今之事，男子当战，女子当运，发兵何疑?"

后来曹操在四川的部队先后撤了回去，可能是因为未能站住脚，还要担心刘备裁断后路，刘备的主力也随之部署到汉中附近了。