《三國演義》第七十一和七十二回敘述了曹操放棄漢中，為劉備所據有的經過。大意是；
夏侯淵在定軍山戰死以後，曹操引兵前來，在漢水北山腳下紮營，被趙雲、黃忠等打敗，退回南鄭。又遣大軍從斜谷小路而進，來取漢水，劉備率兵於漢水之西以迎之。曹操命徐晃、王平引軍至漢水決戰，又被趙雲、黃忠擊敗，王平投降了劉備。
曹操親率大軍來奪漢水營，諸葛亮利用曹操為人多疑的特點，以疑兵勝之。曹操回軍南鄭，諸葛亮早派魏延、張飛先得了南鄭，曹操只好退守陽平關。
諸葛亮差張飛、魏延分兵兩路去截曹操糧道，命黃忠、趙雲放火燒山。曹操親自提兵來與蜀兵決戰，作戰不利，奔回陽平關。蜀兵趕到城下，曹操棄關而走，路遇次子曹彰前來相助，共到斜谷界口紮營。
劉備命劉封、孟達去戰曹彰，劉封大敗而歸。適有馬超、吳蘭兩軍殺來，曹兵敗走。曹彰遇到吳蘭，一戟刺死吳蘭於馬下。曹操收兵回寨，擇日進兵，又被魏延、馬超打得大敗，曹操中了魏延一箭，被龐德救回營中。由於連打敗仗，曹操只好下令班師，放棄了漢中，漢中遂被劉備佔領。
《三國演義》情節多與史實不符
這次戰爭的主要情況，《三國志》的各紀傳中有簡略的記載，綜合起來，基本情況是：建安二十四年（公元219）三月，曹操從長安出兵南徵，出斜谷，派出軍隊遮守險要之處，一直到了陽平關。
劉備在山勢險要之處紮營，拒險固守，採取了以逸待勞，拖垮敵人的戰術，不下來交鋒。曹操進攻了一個月，難以攻破，士兵死亡甚多，使他無可奈何。因為消耗嚴重，曹操拖不起了，只好退兵回去，不得不把漢中讓給了劉備。這次漢中戰爭，時間共有兩個月，過程也比較簡單，《三國演義》上所渲染的那些複雜的戰爭過程，很多是沒有根據的，其具體情節多與史實不符。特別是許多人物的活動，更與史實抵悟。
一曰：沒來的卻來了。我們在前面已經提到：此次劉備徵漢中，帶法正隨行，諸葛亮留在成都，並沒有直接參加此役，哪裡會有所謂「諸葛亮智取漢中」之事？
二日：沒到的卻到了。曹彰在上一年領兵北伐代郡烏桓，到這年烏桓已平，曹操召他到漢中助戰。而當他趕到長安時，漢中的戰事已經結束，曹操也從漢中撤回了長安。曹彰既沒有趕到漢中前線，怎能在那裡斬了吳蘭？
三日：死去的卻活了。在建安二十三年（公元218），即漢中戰爭的前一年的正月，吳蘭在下辨一帶被曹洪擊敗，3月被陰平四氏人強端斬首。屍骨已寒的吳蘭，怎能再喋血於漢中？
四日：不在場的卻立功了。龐德這時正南屯樊城，與曹仁共拒關羽，怎麼能在漢中救曹操，立了大功？
曹搡老了
綜觀這次漢中之戰，從劉備方面來說：採取了拒險固守，以逸待勞，拖垮敵人的戰術是正確的，無疑是他取得漢中的重要原因；而從曹操方面來說：除了戰術上的被動，荊州的形勢比較緊張、關羽有進攻襄樊之勢，使他有後顧之憂以外：還有另外一個重要原因，那就是曹操老了（時年65歲），不那麼有鬥志、有氣魄了。
當初來取漢中時，見到漢中地勢險惡，就有畏難情緒，想要退兵回去；因為誤入敵營、歪打正著，才僥倖地取得了漢中；如今又在漢中碰了個不軟不硬的釘子，他又是見硬便回了。總之，他老了，意志消沉了，不是當年那個不畏艱險、一往無前的曹孟德了。
據《九州春秋》說：曹操想要退兵時，出口令日「雞肋」，被主簿楊修識破。有人問楊修，他解釋說：「夫雞肋，棄之如可惜，食之無所得，知王（魏王）欲還也。」其實，漢中本身的戰略地位非常重要，並不是「食之無所得，」曹操也不是不想吃下去，退兵是無可奈何而已。「雞肋」之說，不過是曹操的自我解嘲罷了。