曹操從濡須口撤兵回來，很快到了夏天。這期間，西南邊遙遠的蜀中地區，戰事依然熾熱。
這時夏天，天空火亮亮的，劉備在平定了以綿竹為核心的廣漢郡諸縣後，此時又從綿竹南下三十公裏，進攻成都以北三十公裏的雒城，因為得了綿竹李嚴的降軍甚多，於是“十則圍之”，把守城的劉璋的長子劉循包子似的團團圍住。
這劉循是劉璋唯一能信任和依賴的人了，在雒城裏頑強抵抗。劉備展開進攻，攻城是件難的事情，《孫子兵法》所謂“下之下者也”。
劉備沒有什麽重型攻城設備，就從遠處森林裏砍了大木頭，搭在車子上，數十名軍卒推著，嘿呦嘿呦往城門上撞。城上潑油甩火把，亂箭雷石齊下。龐統作為軍師中郎將，也率領自己的部隊，親自攻城。龐統騎在馬上，擁著圓盾，指揮士兵撞門，下麵的其餘士兵，則跪伏在地上，把亂弩飛箭朝著城上猛射，壓製城上守軍的飛矢蝗雨，以掩護撞城。下麵的人稍微射擊消歇了一點，上邊的人就冒出城頭，把亂箭如雨注下。
就這樣上邊一盆，下邊一盆，盆盆都從龐統的頭頂上飛過，一張血色的大網網住了他。
於是，一隻流箭，也不知是上邊人射下來的，還是下邊人射上去的，嗖的一聲，正好命中在龐統的脖子上。龐統一頭栽下馬去。
劉備聞說龐統中箭，大驚失色，趕緊騎馬跑過來，撲上前來一看，那龐統躺在擔架上，軍醫給他手按著脖子，血汩汩地往外冒，偶爾還井噴一下。劉備眼淚立刻就下來了。龐統聽見劉備哭喊，緩緩睜開兩隻蒼白的眼睛，吃力地說出：“主公，不意中道相別，主公自愛。”說完，一代王佐之才，風流雲散。
劉備俯屍痛哭，哭到：“真是天折我一臂呀！大功垂成，而士元先去，惜恨何當？”
在後來的很長時期，劉備每次言說到龐統，言則流涕。我想龐統講到了仁，這就是他堪稱王佐之才，而不僅僅是個陰謀詭計算盡的區區謀士的地位。劉備如何不痛惜。隨後劉備加封龐統的父親為諫議大夫，龐統的弟弟兒子都位至郡守，後追賜龐統關內侯，諡號靖侯。但怎樣的追贈，都於時事無補了。
戰鬥在繼續，居然又一直到了下一年，這時候是建安十九年（公元214年）的夏天了。被圍了一整年的雒城終於被攻破，劉循隻得降劉備，劉備封之為奉車中郎將。
劉備稍事修整之後，又南下三十公裏圍攻成都。不久，諸葛亮、張飛自東來，趙雲自東南來，加入圍城戰。一打就是一個多月，屍體堆積幾百具。但成都如湯池鐵城，無可攻之勢。得城希望渺茫。
劉備就想起蜀人建寧郡督郵李恢來了，忙把他叫來：“德昂，聽說你和西涼馬超有舊，現在馬超北依張魯，你不如去趟漢中，邀馬超將軍前來。”
李恢領令而去。
這時候，馬超呆在漢中，已是三十八歲，整天鬱鬱無事。在漢中這樣正酷熱的小城裏，穩定的情緒並沒有，朝朝暮暮，心境就感到給無形的風團攪動了。情迷意亂的思想隨著窗外風雨一同消長。“如今我們耗在這裏，張魯不肯多給我兵，他下麵的楊白等人還總是譖言害我。真是讓人輾轉反側，進退無路。”他對馬岱說：
馬岱說：“大名之下，難以久居，以你的威名，誰敢用你呢，你找不到落腳之處，那是固然。”
自從在關中敗後，他在涼州也先勝後敗，不得已來到漢中。
這時候，故人李恢來就見。李恢把劉備的意思反複講了。馬超隨後和馬岱商量：“劉備請我們去，你覺得怎樣？”
馬岱說：“天下英雄且不與曹操為伍的，寥寥無幾，劉備算是一個，他又是曹操的死敵，為報老父之仇，委屈投奔他，也是唯一的選擇了。”
於是馬超決定下來，出來告訴李恢。李恢大喜。
次日天明，二人叫李恢先回去報信，隨後倆人化了妝，棄了軍馬，偷越出境。馬超又不敢直接往南走，漢中以南的大巴山關隘，都有張魯軍戍守，於是先往西走了一百多公裏，進入西鄰的涼州的武都郡的氐族部落之地。馬超跟氐人關係好，於是從這兒南下四百公裏，繞著往成都進發。
李恢先行一步，見到劉備，說馬超已來，在路上了。劉備一聽，喜道：“我得益州矣！”
劉備喜罷，又說：“現在馬超隻身而來，若是城中人知道他是落魄獨自跑來，恐怕隻會小看了他。所以你趕緊回去止住他，等我偷著分一些兵給他，他再過來。”
李恢領計而行。劉備連忙準備一隻軍隊，暗夜潛行，偷偷去迎馬超。馬超見了這隻軍隊，已經都換成了自己的旗號，仿佛又回到了從前叱吒疆場的財大氣粗時候，心想劉備倒是考慮周到，連忙自己將了，張牙舞爪向成都鳴鼓開道而來。
這時候，成都城已經抵抗劉備數十天了，城中尚有精兵三萬，穀支一年，吏民鹹欲死戰，並不懼怕劉備。劉璋卻於心不忍了，召集文武官員開會，說道：“我爹和我，在益州相繼二十餘年，沒有什麽恩德加給百姓。百姓攻戰三年，肌肉鮮血都把野草長肥了，都是為了我的緣故，我心何安。不如開城，你們更擇明主罷了。”
將吏皆不願意，誓保劉璋。大會無結果而終。
次日，忽然聞報說，大名如雷轟頂的西涼馬超將了一隻大軍來在城北紮營了，城中人無不振怖，也不嚷嚷誓死保衛了，過了不到十天，就下城投降了。
劉璋自己光著個腦袋，官服也換了，穿了個平民衣裳，教人捧著印綬，開門步行出城，後麵群臣將吏見了，莫不流淚。這劉璋真是個仁主，但光有仁卻往往隻能亡國。
劉備率眾將騎著戰馬，迎住劉璋，劉備下馬，把劉璋好言慰問，又把劉璋的振威將軍印還給劉璋，改遷他到荊州公安閑居去了，那劉璋自己的所有財貨資產，一應給劉璋隨行送去。