同年三月，曹操决定西征张鲁。大军行至陈仓，准备从武都进入氐地。然而，氐人却占据要道，阻挡曹军前进。曹操果断派遣张合、朱灵等人出击，成功击破氐人防线。夏四月，曹操亲率大军从陈仓出发，穿越散关，抵达河池。氐王窦茂凭借险要地势，拥兵一万多人，拒不归降。五月，曹操下令攻城，城破后进行屠城，消灭了这股抵抗势力。与此同时，西平、金城的将领麹演、蒋石等人，为了向曹操表忠心，合力斩杀韩遂，并将其首级送到曹操军中。（《典略》记载，韩遂字文约，起初与同郡的边章在西州都颇有名气。边章担任督军从事，韩遂曾奉命到京师汇报事务，何进早就听闻他的名声，特意与他相见。韩遂劝说何进诛杀宦官，何进没有听从，韩遂便请求回乡。恰逢凉州的宋扬、北宫玉等人起兵反叛，推举边章、韩遂为首领。不久后，边章病逝，韩遂被宋扬等人胁迫，不得已起兵作乱，这场叛乱持续了三十二年，韩遂也在此时死去，享年七十多岁。刘艾所着的《灵帝纪》中提到，边章又名边允。）
秋七月，曹操大军抵达阳平。张鲁派弟弟张卫与部将杨昂等人据守阳平关，他们沿着山势修筑城墙，绵延十多里。曹操大军进攻多日，却始终无法攻克，无奈之下，只得下令撤军。张鲁的军队见曹军撤退，便放松了警惕，守备也随之松懈。曹操得知这一情况后，暗中派遣解忄剽、高祚等人趁着夜色，沿着险峻的山路发动突袭。曹军勇猛无比，一举大破张鲁的军队，斩杀了其大将杨任。随后，曹操乘胜进军，攻打张卫，张卫等人抵挡不住，趁夜逃走。张鲁见大势已去，只能带着残兵败将逃往巴中。曹操顺利进军南郑，缴获了张鲁府库中的全部珍宝。（《魏书》记载，曹军从武都出发，在山中行军千里，一路上翻山越岭，历经险阻，将士们十分辛苦。曹操为了犒劳将士，举行了盛大的宴会，将士们在宴会上尽情享受，之前的辛劳也都烟消云散。）巴、汉地区的百姓和官员见张鲁已败，纷纷归降曹操。曹操将汉宁郡恢复为汉中郡，并对汉中地区进行了重新划分，把汉中的安阳、西城划出，设立西城郡，任命了太守；又把锡、上庸地区划出，设置都尉进行管理。
八月，孙权调集大军围困合肥。驻守合肥的张辽、李典毫不畏惧，他们率领守军奋勇抵抗，成功击破孙权的军队，化解了合肥之围。
九月，巴地的七姓夷王朴胡、賨邑侯杜濩率领巴夷、賨民前来归附曹操。（孙盛注释，“朴”读音为浮，“濩”读音为户。）曹操为了嘉奖他们，将巴郡一分为二，任命朴胡为巴东太守，杜濩为巴西太守，并封他们为列侯。此时，天子赋予曹操一项特殊权力，允许他秉承皇帝旨意，自行封拜诸侯、太守、国相。（孔衍所着的《汉魏春秋》记载，天子认为曹操在外主持军政大事，有时为了激励将士，奖赏应当迅速。于是下诏：“军事行动中的大事，关键在于赏罚。奖赏善良、惩罚恶行，不应拖延。《司马法》中说‘奖赏不超过次日’，就是为了让百姓尽快看到为善的好处。从前在光武帝中兴时期，邓禹入关后，秉承皇帝旨意封军祭酒李文为河东太守，来歙也秉承旨意封高峻为通路将军。查看他们的传记，都不是事先请示，而是在临事时刻印授官。这体现了世祖皇帝的英明，权衡利弊，灵活处置，目的是为了迅速展示威严、施与恩惠，建立伟大的功勋。按照《春秋》的大义，大夫离开本国疆界，在某些情况下可以自行决断。只要是为了国家的利益和安定，就可以便宜行事。何况你肩负重任，统领各方，征伐四方，军队出征到藩国之外，成败往往就在一瞬间。如果因为等待诏书而延误赏赐，阻碍政务，这绝非朕的本意。从今往后，遇到应当嘉奖的情况，需要授予封号的，你可以即刻刻印授官，让忠义之士都能得到激励，不必再有疑虑。” ）
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