五月，漢獻帝冊封曹操為魏公，加九錫、建魏國，定國都於鄴城。
魏國擁有冀州十郡之地，置丞相、太尉、大將軍等百官。
七月，曹操建魏國社稷宗廟，又在魏國內設定尚書、侍中。
建安二十一年216年）四月，漢獻帝冊封曹操為魏王，邑三萬戶，位在諸侯王上。
此時，曹操名義雖非天子，但實際已經有天子之實。
建安二十二年217年）十月，漢獻帝又賜予曹操王冕十有二旒，乘金根車，駕六馬，設五時副車，曹操以五官中郎將曹丕為魏王太子。
建安二十年215年）三月，曹操見劉備已取得益州，而漢中是益州門戶。
“若無漢中，則無蜀矣”，劉備必然要攻取漢中。
於是，曹操搶先一步，率十萬大軍親征漢中張魯。
四月，曹操自陳倉出散關，到河池，氐王竇茂恃險不服。
五月，曹操擊破竇茂，西平、金城諸將斬下韓遂的首級，將其獻給曹操。
七月，曹操大軍進至陽平關。
張魯的弟弟張衛與將領楊昂據守陽平關，橫山築城十餘里。
曹操不能攻克，引軍撤還。
張衛的軍隊守備鬆懈，結果高祚軍在夜間迷路闖入敵營，敵軍退散。
曹操也趁機攻擊張衛，張衛連夜逃走。
張魯聽說陽平關失守，奔往巴中。
曹操進軍南鄭，盡得張魯府庫珍寶。
九月，巴七姓夷王樸胡、賨邑侯杜濩舉巴夷、賨民來附。
曹操以兩人為太守、封列侯。
十月，曹操設定名號侯至五大夫，與舊列侯、關內侯凡六等，以賞軍功。
十一月，張魯出降曹操，漢中遂為曹操所有。
十二月，曹操回軍，留夏侯淵屯漢中。
建安二十二年217年）春，曹操再次南征，率軍攻破居巢，猛攻濡須口，擊敗孫權。
孫權派都尉徐詳求降，曹操同意，並允諾重新結為姻親。
曹操主力退出漢中後，劉備向漢中發動進攻。
建安二十三年218年），劉備親率大軍進至陽平關，夏侯淵等人與劉備夾關對峙，曹軍多次擊退劉備軍猛烈攻勢。
四月，烏桓的無臣氐與鮮卑的軻比能聯合侵擾邊塞，曹操命曹彰、田豫北征，大破烏桓鮮卑聯軍。
七月，曹操親率大軍西征劉備。
九月，曹操坐鎮長安，以便隨時指揮漢中戰局。
十月，宛城守將侯音起兵反曹，劫掠吏民，保守宛城，曹操令曹仁圍攻宛城。
建安二十四年219年）正月，曹仁斬殺侯音。
劉備自陽平關南渡漢水，依山而進，駐軍於定軍山。
夏侯淵出兵與劉備爭奪地勢，被黃忠斬殺，曹軍戰敗。
之後，曹操親率大軍來奪漢中，但是劉備堅壁不出。
曹軍與劉備軍相距數月，無利，遂放棄漢中。
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