夏侯淵被殺，張郃率軍度過沔水，回到北岸，重新駐紮在陽平關。
曹軍失去主將，人人心中惴惴不安。軍中擾擾攘攘，無法安定，衆軍都不知道下一步將如何是好。軍士們又擔心劉備趁機來襲，無不失色。
夏侯淵麾下督軍杜襲和司馬郭淮收攏了不少敗軍散卒，卻也是沒有主心骨。杜襲對郭淮說：“軍中沒有主將，軍心不穩，若劉備此時來攻，我們一兵一卒都無法退出漢中了。”
郭淮道：“若要安定軍心，必須得有一名功勳卓著、聲名響亮之輩站出來。”
杜襲看看郭淮，有看看自己，說：“咱倆都不行呀。”
二人嘆息一聲，少頃，同時擡起頭說：“張郃將軍！”
郭淮連夜傳言諸軍：“張將軍乃是國家名將，就連劉備都向來忌憚張將軍。前段時間，劉備十路大軍都被張將軍給打敗，灰頭土臉地退回沔水以南。現在已到了生死存亡的關頭，只有張將軍才能帶領我們，不然三軍難以安定。”
於是，衆軍推舉張郃暫爲主將，全部願意接受張郃節度，聽從調遣。張郃不斷髮號施令，制定策略，軍心逐漸安定下來。
第二天，劉備準備率軍度過沔水，繼續攻擊魏軍。諸將都說：“現在我軍剛敗，軍心渙散，寡不敵衆呀！”
“所以，應該在沔水岸邊結陣，等劉備渡河之時，我們直接在岸上攻擊。”
郭淮卻反對諸將，說：“這是在示敵以弱，不能夠挫敗敵軍士氣，不是好計策。不如遠離沔水結陣，引敵軍渡河，待敵軍半渡而擊之，定能擊破劉備。”
等劉備軍到了沔水岸邊，看到曹軍在遠離北岸嚴陣以待，心下懷疑，不敢渡河。
於是，郭淮等將堅守北岸，向劉備表示，曹軍不會因爲夏侯淵一人被殺而退軍。
曹操聽說後，大家讚賞，使張郃假節，仍以郭淮爲司馬。
建安二十四年三月，曹操從長安出兵，經斜谷至漢中，大軍把守各路要塞。
衆將聽說曹操親率大軍而來，略有驚慌。劉備笑答：“諸將勿憂，曹孟德雖然親自來，也已經無濟於事了，漢中已是我等囊中之物。”
有人請示：“還請主公安排戰略，我等前往迎敵。”
劉備說：“迎敵倒不用，各路軍士只需把守要道，勿使曹軍過得關隘。關中至漢中運糧困難，曹操過不了多久就會退兵。只要曹軍入不了漢中，再多的兵馬也只能在山溝裡捱餓。”
衆將領命，約束士卒各守要塞，始終不出關與曹軍決戰。
黃忠見曹軍運送糧米囤積在北山下，與翊軍將軍趙雲商議：“曹軍糧草運送困難，現在我等要是燒燬了曹軍北山下糧草，曹軍必然撤軍。到時候，我與將軍銜尾追殺，定能立大功一件。”
趙雲比較謹慎地對黃忠說：“主公有令，不得出營交戰。且曹操戎馬一生，用兵老辣，擅於斷別人糧道，豈能對自己的糧草不加以守護？”
黃忠說：“兵無常勢，水無常形。現在機會就在眼前，豈能拜拜放過？”
黃忠剛斬了夏侯淵，風頭正盛。趙雲執拗不過，只能與黃忠約定好時間，出營接應。
自黃忠率領精銳出營，趙雲一直擔心出事。直到過了約定時間，黃忠還沒回來。趙雲放心不下，率領數十名騎兵出營偵查。
剛走出營門十來裡，恰逢曹軍鋪天蓋地而來。原來曹軍見有人劫糧，便派出一支軍隊來偷襲趙雲營寨。
趙雲見曹軍勢大，根本就跑不掉，乾脆也不跑了，直接率領騎士一頭扎進曹軍隊伍當中。
曹軍將士老遠就看到趙雲等數十人，本以爲趙雲會抱頭鼠竄，誰曾想，竟然數十人來衝陣。趙雲的威猛就不需多說了，直接殺得曹軍人仰馬翻。
畢竟曹軍人數太多，趙雲等邊打邊退。快到營寨時，終於擺脫魏軍糾纏。趙雲等人衝入大寨，守門士兵正準備關閉轅門，趙雲卻大聲下令：“大開轅門，所有士兵隱藏起來，偃旗息鼓，不許露出一點兒聲響。”
衆軍士不解其意，但是，都是令行禁止。趙雲吩咐下去，立馬，整個營寨像是一座空營一般。
魏兵追擊到趙雲營寨前，看到營門大開，裡面不見一個士卒，沒有一點兒聲響，心下懷疑有埋伏，不敢進去。
趙雲等埋伏在營中，一直靜靜觀察魏軍東向。見魏軍在營門前逡巡良久，不敢進攻，趙雲嘴角浮起絲絲微笑。不一會兒，魏軍前隊變後隊，開始陸續撤退。
趙雲抓住時機，一聲令下，營中鼓聲大振，士卒紛紛扯着嗓子大喊殺賊。魏軍本就懷疑有伏兵，現在聽到喊殺聲，個個慌不擇路，拼命奔逃。
趙雲也不出營，只是令軍師操起強弓勁弩，朝魏軍不斷攢射。魏軍本就已成驚弓之鳥，現在後隊又被射死不少，更是你推我搡，只顧逃命。人馬擁擠，相互踐踏，掉下漢水中溺死的更是不計其數。
第二天，劉備聽說趙雲用空營計大破魏軍，心下好奇，親自前來查看。等到了昨日戰場，劉備禁不住誇讚趙雲：“子龍一身都爲膽也！”
這句話換成現在的一句流行歌詞，那就是“好兒郎，渾身是膽。”這個故事，也就是《三國演義》中諸葛亮擺空城計、彈琴退仲達的原形。
曹操與劉備你攻我守，相持了一月有餘，魏軍士卒死傷累累。至夏季五月，曹操率領漢中諸軍退回長安，命張郃守陳倉。劉備佔領了整個漢中。
曹操擔心劉備順勢拿下武都，利用武都氐人侵擾關中，便向雍州刺史張既問計。
張既向曹操獻計說：“可使人前往武都，跟氐人各部首領說，蜀賊將北上搶掠，勸他們出武都，前往關中避難。誰先到，我們就多給糧米、土地等賞賜，數量有限，先到先得。”
於是，曹操派張既前往武都，遷徙氐人五萬餘戶，分別安排居住在扶風、天水等地。