曹操把在漢中的軍隊全部撤了出來，漢中再次易手，這塊戰略要地在曹操手裡前後還不到三年。
曹操到長安後，考慮到漢中已失，其左翼的武都郡必然難保。他擔心的是劉備與武都郡氐人部落首領聯合起來，以氐人為先鋒進攻關中，那樣一來整個雍州的安全都將受到威脅，為此他召來雍州刺史張既商議對策。
張既建議，可以把武都郡的氐人遷到天水和關中一帶居住，事先告訴他們先遷出來的有重賞，到時大家都會爭先恐後出來。曹操採納了這個建議，先後從武都郡遷出五萬餘戶氐人，讓他們居住在扶風郡、天水郡等地。
據《三國志楊阜傳》記載，曹操擔心武都郡百姓戀土不願遠遷，多虧武都郡太守楊阜深得民望，當地百姓自願隨遷（百姓襁負而隨之）。楊阜把郡政府搬到到槐里（今陝西興平）辦公，他為政清廉，愛民如子，深受百姓敬愛。
雍州刺史部雖然名義上是曹操的勢力範圍，但內部並不平靜，各地的割據勢力很多，其中武威郡的顏俊、張掖郡的和鸞、酒泉郡的黃華、西平郡的演等勢力較大，他們自稱將軍，互相攻擊。
這時，顏俊突然向曹操表示效忠並請求幫助，他願意把母親及兒子送到鄴縣為人質。曹操問張既如何處置，張既說：「顏俊這些人稱王稱霸，傲慢狂悖，出爾反爾，缺乏信用。在當前局勢下，可以挑動他們互斗（宜兩存而斗之），坐收漁翁之利。」
曹操再次採納張既的建議，暗中推動這些割據勢力之間互斗。只用了一年多就收到了效果，在內鬥中和鸞殺了顏俊，自己又被武威郡人王所殺。張既長期在西部任職，對這裡的情況很熟悉，在他的努力下，曹魏在雍州暫時沒有大的威脅，但是漢中郡的右翼，問題卻比較嚴重。
漢中郡的右翼是房陵郡、西城郡和上庸郡，這是曹操上次征張魯後新設的，大致相當於今天的陝西省安康、商洛以及與此相鄰的鄂西、川北等地，房陵郡的太守名叫蒯祺，他出身於荊州蒯氏家族，原來在劉表手下任職，劉琮投降曹操後蒯祺隨之投降，曹操任命他為房陵郡太守。
蒯祺還有一個特殊身份：諸葛亮的姐夫。諸葛亮有兩個姐姐，其中一個嫁到了蒯家，丈夫就是蒯祺。
劉備佔領漢中後，任命孟達為宜都郡太守，命令他進攻房陵郡。孟達一鼓作氣拿下了房陵郡，順便把蒯祺給殺了。
或許孟達事先不知道蒯祺跟諸葛亮的關係，所以把蒯祺殺了；或許孟達知道蒯祺的身份，但覺得他是敵對陣營，沒有多想就把他殺了。史書沒有記載諸葛亮對此事的反應，但多年以後孟達遇到了麻煩需要諸葛亮伸出援手時，想必孟達才忽然發現他當初殺了這個蒯祺是多麼不合適，這些都是後話。
劉備派養子劉封從漢中出發，沿漢水南下與孟達會合，並領導孟達原來的部隊（統達軍）。劉封此時的職務是副軍中郎將，大概相當於旅長，勉強算個師長，而孟達作為郡太守無論年齡、地位都高於劉封。孟達剛剛攻佔了房陵郡，立了大功，對於劉封這個「太子爺」孟達很不服氣，這為他們日後矛盾暴發埋下了伏筆。
據《三國志劉封傳》記載，孟達攻下房陵郡之後，劉備擔心對他難以控制（先主陰恐達難獨任），這才派劉封與孟達會合。劉備一定會把此去的真正意圖告訴劉封，所以劉封才會一直不把孟達當回事。
劉封指揮孟達攻打上庸郡，上庸郡太守申耽投降。這個申耽是地方實力派，先後名義上歸過劉表和曹操，但他是個土皇帝，獨立性很強。為了籠絡申耽，劉備拜他為征北將軍，兼任上庸郡太守，拜申耽的弟弟申儀為建信將軍，兼任西城郡太守。
這樣，曹操辛苦經營的漢中、房陵、上庸、西城一線全部落入劉備手中，在西線戰場的這一輪爭奪戰中，曹操大敗。
如前所述，在以往劉備直接與曹操的交手中總是負多勝少，漢中之戰是他們最後一次直接指揮的對攻戰，結果劉備贏了，贏得很徹底也很漂亮。
劉備開拓荊州，佔有益州，吞併漢中及上庸三郡，這些都發生在短短几年之中，想當年，劉備只要一聽說曹操來了就會立即逃竄，如今也敢跟曹操硬拚死磕一把，而且還把曹操弄得很狼狽。
論地盤和實力以及個人聲望，劉備認為自己比曹操已經不差什麼。曹操撤走後，這一年的七月，劉備在漢中正式稱王，實現了和曹操真正的平起平坐。
曹操是魏王，劉備稱的是漢中王。
和曹操當初稱王一樣，劉備手下也聯名給獻帝上了一份勸進表，這份勸進表由一百二十七位文臣武將共同署名，其中包括：平西將軍都亭侯馬超、左將軍長史兼鎮軍將軍許靖、營司馬龐羲、議曹從事中郎軍射援、軍師將軍諸葛亮、蕩寇將軍漢壽亭侯關羽、征虜將軍新亭侯張飛、征西將軍黃忠、鎮遠將軍賴恭、揚武將軍法正、興業將軍李嚴。
以馬超領銜是因為他的影響最大，同時他曾經被朝廷正式任命為徐州刺史，雖然沒有去上任，但資歷在那兒擺著呢。許靖排第二，因為他是個天下知名的大名士，曾經被任命為巴郡太守，是朝廷正式承認的官員。這份勸進表從罵董卓開始，接著罵曹操，說他們竊取國家權柄，殺害皇后太子，禍害天下百姓。而劉備正是撥亂反正的那個人，他曾經跟董承合謀誅殺曹操，雖然沒成功，但一直心系朝廷，希望有朝一日保護天子重返洛陽（克寧舊都）。自從在漢中擊破曹操，海內英雄望風蟻附，但是劉備至今只是個左將軍，名望不顯，不利於捍衛朝廷（而爵號不顯，九錫未加，非所以鎮衛社稷）。
所以，大家希望依照舊典，共同推舉劉備為漢中王，同時拜為大司馬，以漢中郡、巴郡、蜀郡、廣漢郡、犍為郡五個郡為封國，其下設官署按照漢初諸侯王的體制執行（所署置依漢初諸侯王故典）。
從大家給劉備所上的名號來看，基本是參照著曹操來進行的。曹操封魏王同時任漢丞相，劉備就以漢中王同時任大司馬，丞相高於司空、司徒等三公，大司馬號稱「上公」，也比東漢的三公高，唯一不同的是，劉備實際控制的地盤較少，不能像曹操一樣用十個郡作封國，他只有五個郡。
劉備設壇場於漢水之南，陳兵列陣，在群臣陪侍下，登壇拜讀了一份寫給獻帝的奏表，之後拜受漢中王的玉璽、綬帶以及王冠，同時交還左將軍、宜城亭侯的印綬。
劉備立兒子劉禪為王太子，以許靖為太傅，任命關羽為前將軍，張飛為右將軍，馬超為左將軍，黃忠為後將軍，任命法正為尚書令，其餘眾人也都各有任命。
值得注意的是，這裡沒有提到對諸葛亮的任命。查《三國志諸葛亮傳》，從劉備入成都到後來稱帝，這中間大約有五六年時間，《三國志》對這一時期諸葛亮的記載只有簡單幾句話：「成都平，以亮為軍師將軍，署左將軍府事。先主外出，亮常鎮守成都，足食足兵。」
也就是說，劉備稱漢中王時諸葛亮不僅不在現場，而且在別人都升了官的情況下他的職務仍然沒有變。關羽等人擔任的前、後、左、右所謂「四方」將軍，在軍中地位很高，僅次於大將軍、車騎將軍，與「四征」「四鎮」將軍地位相當，如果把他們看作中將，諸葛亮勉強算是少將。
諸葛亮的主要職責是主持劉備左將軍府的日常工作（署左將軍府事），但劉備成為漢中王后，這個左將軍已經變成了馬超，諸葛亮不可能到馬超府里去辦公，他的正式職務只剩下了軍師將軍這一個。
在劉備此次所任命的職務中最令人矚目莫過於尚書令一職，實際職責是處理漢中王府的日常工作，劉備任命的不是諸葛亮而是法正。不過，法正命不好，剛擔任這個職務不到一年就因病去世了。據《三國志劉巴傳》記載，法正死後接替他出任尚書令的，仍然不是諸葛亮，而是劉巴。所以，直到這時諸葛亮在劉備陣營里的地位仍不顯赫，他的真正崛起，始於劉備稱帝之後，他被劉備任命為丞相，逐漸掌握大權。
劉備在漢中稱王后即返回了成都，對於讓誰來鎮守漢中，大家議論比較多的人選是張飛，就連張飛自己都這麼認為（飛亦以心自許）。畢竟漢中與荊州一樣，如同益州的兩個臂膀，荊州由關羽鎮守，漢中當然應該交給張飛，但是劉備把留守漢中的正式人選公布後，所有人都大吃一驚。
劉備選的這個人毫無名氣，他的名字叫魏延。
魏延字文長，荊州刺史部南陽郡義陽縣（今河南信陽）人，他跟隨劉備入益州，開始不過是中下級軍官（以部曲隨先主入蜀），但他作戰勇敢，屢立戰功，目前是牙門將軍，雖然升得很快，但在軍中的地位還不算太高。
劉備下令，提拔魏延為鎮遠將軍，兼任漢中郡太守，負責漢中一帶的軍政事務，由於這個任命太出人意料，軍中上下都很驚訝（一軍盡驚）。
劉備臨行前大會群臣，故意在大家面前問魏延：「如今委你重任，你有什麼打算（今委卿以重任，卿居之欲云何）？」
魏延氣壯山河地說：「如果曹操傾天下之兵而來，我替大