这时的曹操虽然大军在手,但是消耗庞大,不得不将数千囊粮草搬运到北山囤积,并派重兵把守,黄忠与赵云商议决定互相接应前去劫粮,黄忠不慎中了曹军埋伏,赵云将其及部下解救,曹军紧追不舍,追至赵云营前,赵云大开营门,偃旗息鼓,曹军怀疑有埋伏,打算撤退,赵云竟趁机反击,曹军大惊,自相践踏,伤亡惨重。而后刘备开始主动进攻,早已过花甲之年的曹操变得极为被动,节节败退,五月,强迁汉中百姓退出汉中,撤回长安,刘备占领汉中,不久便自称汉中王。汉中之战以刘备胜利而告终。
此时年迈的曹操本来就因为之前损失爱将夏侯渊等人而痛心,接着不久便失了汉中,又一次次损兵折将,爱子又陷于危险境地,考虑再三,打算放弃许都,后来由于谋士司马懿献上妙计,利用孙权刘备之间的矛盾,使孙权击败并斩杀了关羽,这才解了许都之危。
客观的说,之前曹操集团的实力是明显高于刘备集团的,自汉中之战以来,曹操逐渐表现出了大不如前的状态,也许是上了年纪,身体不支,也许是轻敌大意,也许是敌方将领能人太多,总之,汉中之战曹操败了。