刘备入蜀以后，带着丰厚的物资去了葭萌县，庞统替刘备谋划出三条计策。
上计：挑选出精兵悄悄的日夜兼程从小路去偷袭成都，刘璋既不会打仗，平日里又没什么防备，大军突然到达，一举便可攻占成都。
中计：杨怀和高沛都是刘璋帐下的名将，他们各自都有强兵猛将，据守着白水关头，听闻他们还经常劝说刘璋，要让刘备回到荆州去。现在可以故意让杨怀他们知道，就说荆州有危急，刘备准备回去援救，并且假装收拾行装，像是要荆州的样子。杨怀和高沛就会既服刘备英名，又高兴刘备能回去荆州，他们必定会轻骑来见刘备，就趁机把他们擒获，然后带着他们的部队，发兵向成都。
下计：刘备退还白帝城（就是巴东鱼复县，公孙述曾经占据成都，自称白帝，所以改鱼复城为白帝城），和荆州兵相连，后面再慢慢的找机会攻占成都。
三条计策都可以考虑，但是如果一直犹豫不决，后面将会有祸患，所以不能拖太久。刘备准备开始实施中计，也就是擒获杨怀和高沛，再进兵成都。
刚好曹操攻打孙权，孙权就向刘备求救。刘备就借这个机会，写了信给刘璋，说孙权和自己互相唇齿，荆州只有关羽留守，如果不去救援，曹操必定会攻占荆州，然后再入侵益州，这个忧患比张鲁的要严重，张鲁其实不足为虑。
刘备还向刘璋请求增兵一万以及军粮物资等等，不过刘璋只答应增兵四千，其余的物资也只给一半。
刘备就故意激怒部众，说自己为了益州应对强敌，刘璋却吝啬给予物资，这样的话，怎么能让将士们拼力杀敌呢。
张松听闻刘备将要回荆州，不知道这只是刘备的计谋，他就赶紧写信给刘备和法正，说眼看着大事就要成了，怎么这个时候反而要离开呢，张松是劝刘备尽快取成都。
张松的哥哥张肃是广汉太守，他担心这事会祸及到自己，就揭发了张松的密谋。
结果张松被刘璋斩杀，刘璋又下令各关卡的守将，不要放刘备通关。
刘备知道后大怒，召来白水军将领杨怀和高沛，以他们无礼为由，将他们斩杀，然后带兵到关头，合并了杨怀和高沛的部众，进兵涪城。
益州从事郑度听说刘备发兵来攻，就对刘璋说，刘备现在兵不过万，百姓还没依附他，军中辎重又少，只要坚守不出，拖延时间，不要应战，他们物资缺乏，不过百日，就会自行退兵，到那时现趁机攻打，就能攻破刘备。
刘备知道后很担心刘璋会用这个计策，法正就说了，不用担心，刘璋不会采纳郑度的建议。
果然如法正所说，刘璋并没有听信郑度。
他派了刘璝、冷苞、张任、吴懿、邓贤等人抵拒刘备，结果全部战败，退回到绵竹，吴懿率众投降。
刘璋又派了李严、费观去督导绵竹各部，结果这两人也都率众归降了刘备。
刘备的部队壮大了起来，他分派各将领去平定各县城，刘璝、张任和刘璋的儿子刘循退守雒城，被刘备带兵围攻，张任出战，结果战败而死。
诸葛亮让关羽留守荆州，自己和张飞、赵云带兵去巴东郡，到了江州时，擒获了巴郡太守严颜，攻占了巴郡，张飞还释放了严颜，以宾客之礼相待。赵云从外水平定了江阳县和犍为，张飞平定了巴西和德阳。
刘备围困雒阳城一年多都没能攻克，庞统又被箭射死，法正就派人送信给刘璋，给他分析形势强弱，还说刘备依旧像以前的想法，不会亏待刘璋，法正劝刘璋归降，以保全自身和全族。但是刘璋没有给出答复。
后来雒城溃败，刘备又继续进兵围攻成都，诸葛亮、张飞和赵云也带兵来和刘备会合。
马超知道没办法和张鲁共事，而且张鲁的部将杨昂等人又忌惮马超的能力，所以马超内心也有了想法。
刘备就派了李恢去游说马超，于是，马超从武都逃到氐中，下了密信给刘备请降，刘备悄悄的派人阻止马超，私下又发兵去助他，结果马超到了以后，直接带兵屯守在成都城北，城中人人震恐，惊慌不安。
刘备围困成都数十天，又派了简雍入城去劝说刘璋归降，当时成都城中还有精兵三万人，钱粮也足够支撑一年，城中官民都打算死战。
刘璋说，他们父子在益州二十多年（汉灵帝中平五年时，刘璋的父亲刘焉为益州牧，到此时已经二十七年），对百姓也没什么恩德，如今战乱三年，百姓死伤无数，都是自己的过错，自己不能安心。
于是，刘璋下令打开城门，和简雍一同出城归降，部将群臣伤心不已，刘备把刘璋安置到了公安，归还他所有的财物，以及振威将军的印绶。
刘备入成都，安排酒宴犒赏众人，把城中的钱财分赐给将士。
刘备自领益州牧，以军师中郎将诸葛亮为军师将军，益州太守；南郡的董和为掌军中郎将；偏将军马超为平西将军，军议校尉法正为蜀郡太守、扬武将军；裨将军黄忠为讨虏将军；从事中郎麋竺为安汉将军；简雍为昭德将军；北海的孙乾为秉忠将军；广汉长黄权为偏将军；汝南的许靖为左将军长史；庞义为司马；李严为犍为太守；费观为巴郡太守；山阳的伊籍为从事中郎；零陵的刘巴为西曹掾；广汉的彭羕为益州治中从事。
最初董和在郡为官时，清㾾公正，百姓很是爱戴他，所以刘备任用他为官。
之前，在刘备从新野到江南时，荆楚之地就有许多人追随他。只有刘巴追随曹操，曹操派他去招纳长沙、零陵和桂阳，后来这三郡都归属刘备，刘巴就想从交州借道回京师，诸葛亮就写信招降他，刘巴不肯，刘备很是遗憾。
后来刘巴就从交趾入蜀，归附了刘璋，当初刘璋要迎刘备入蜀时，刘巴就反对，后来又反对让刘备去讨伐张鲁，说这样做等于是放虎归山，刘巴的这些谏言，刘璋都没听，所以刘巴后来就闭门称病了。
刘备围攻成都时，就下令军中，不允许残害刘巴，否则诛灭三族，刘璋开城投降，刘备才得了刘巴，心中非常高兴。
当时益州各郡都纷纷归附刘备，只有黄权闭城坚守，等到刘璋归降，他才投降刘备。
董和、黄权、李严都是刘璋任用的官员，吴懿和费观等人是刘璋的姻亲，还有彭羕，刘巴这些人，刘备统统重用。
在刘备围攻成都时，他留下了中郎将霍峻守卫葭萌县，张鲁就趁机派了杨昂去引诱霍峻让他共同守城，霍峻坚决不肯。
刘璋也派了扶禁和向存带着一万多人从阆水去围攻霍峻一年，霍峻趁着对方懈怠之时，精兵出击，斩杀了向存。
刘备平定蜀地以后，就把广汉郡分为梓潼郡，以霍峻为梓潼太守。
