劉備入蜀以后，帶著豐厚的物資去了葭萌縣，龐統替劉備謀劃出三條計策。
上計：挑選出精兵悄悄的日夜兼程從小路去偷襲成都，劉璋既不會打仗，平日里又沒什么防備，大軍突然到達，一舉便可攻占成都。
中計：楊懷和高沛都是劉璋帳下的名將，他們各自都有強兵猛將，據守著白水關頭，聽聞他們還經常勸說劉璋，要讓劉備回到荊州去。現在可以故意讓楊懷他們知道，就說荊州有危急，劉備準備回去援救，并且假裝收拾行裝，像是要荊州的樣子。楊懷和高沛就會既服劉備英名，又高興劉備能回去荊州，他們必定會輕騎來見劉備，就趁機把他們擒獲，然后帶著他們的部隊，發兵向成都。
下計：劉備退還白帝城（就是巴東魚復縣，公孫述曾經占據成都，自稱白帝，所以改魚復城為白帝城），和荊州兵相連，后面再慢慢的找機會攻占成都。
三條計策都可以考慮，但是如果一直猶豫不決，后面將會有禍患，所以不能拖太久。劉備準備開始實施中計，也就是擒獲楊懷和高沛，再進兵成都。
剛好曹操攻打孫權，孫權就向劉備求救。劉備就借這個機會，寫了信給劉璋，說孫權和自己互相唇齒，荊州只有關羽留守，如果不去救援，曹操必定會攻占荊州，然后再入侵益州，這個憂患比張魯的要嚴重，張魯其實不足為慮。
劉備還向劉璋請求增兵一萬以及軍糧物資等等，不過劉璋只答應增兵四千，其余的物資也只給一半。
劉備就故意激怒部眾，說自己為了益州應對強敵，劉璋卻吝嗇給予物資，這樣的話，怎么能讓將士們拼力殺敵呢。
張松聽聞劉備將要回荊州，不知道這只是劉備的計謀，他就趕緊寫信給劉備和法正，說眼看著大事就要成了，怎么這個時候反而要離開呢，張松是勸劉備盡快取成都。
張松的哥哥張肅是廣漢太守，他擔心這事會禍及到自己，就揭發了張松的密謀。
結果張松被劉璋斬殺，劉璋又下令各關卡的守將，不要放劉備通關。
劉備知道后大怒，召來白水軍將領楊懷和高沛，以他們無禮為由，將他們斬殺，然后帶兵到關頭，合并了楊懷和高沛的部眾，進兵涪城。
益州從事鄭度聽說劉備發兵來攻，就對劉璋說，劉備現在兵不過萬，百姓還沒依附他，軍中輜重又少，只要堅守不出，拖延時間，不要應戰，他們物資缺乏，不過百日，就會自行退兵，到那時現趁機攻打，就能攻破劉備。
劉備知道后很擔心劉璋會用這個計策，法正就說了，不用擔心，劉璋不會采納鄭度的建議。
果然如法正所說，劉璋并沒有聽信鄭度。
他派了劉璝、冷苞、張任、吳懿、鄧賢等人抵拒劉備，結果全部戰敗，退回到綿竹，吳懿率眾投降。
劉璋又派了李嚴、費觀去督導綿竹各部，結果這兩人也都率眾歸降了劉備。
劉備的部隊壯大了起來，他分派各將領去平定各縣城，劉璝、張任和劉璋的兒子劉循退守雒城，被劉備帶兵圍攻，張任出戰，結果戰敗而死。
諸葛亮讓關羽留守荊州，自己和張飛、趙云帶兵去巴東郡，到了江州時，擒獲了巴郡太守嚴顏，攻占了巴郡，張飛還釋放了嚴顏，以賓客之禮相待。趙云從外水平定了江陽縣和犍為，張飛平定了巴西和德陽。
劉備圍困雒陽城一年多都沒能攻克，龐統又被箭射死，法正就派人送信給劉璋，給他分析形勢強弱，還說劉備依舊像以前的想法，不會虧待劉璋，法正勸劉璋歸降，以保全自身和全族。但是劉璋沒有給出答復。
后來雒城潰敗，劉備又繼續進兵圍攻成都，諸葛亮、張飛和趙云也帶兵來和劉備會合。
馬超知道沒辦法和張魯共事，而且張魯的部將楊昂等人又忌憚馬超的能力，所以馬超內心也有了想法。
劉備就派了李恢去游說馬超，于是，馬超從武都逃到氐中，下了密信給劉備請降，劉備悄悄的派人阻止馬超，私下又發兵去助他，結果馬超到了以后，直接帶兵屯守在成都城北，城中人人震恐，驚慌不安。
劉備圍困成都數十天，又派了簡雍入城去勸說劉璋歸降，當時成都城中還有精兵三萬人，錢糧也足夠支撐一年，城中官民都打算死戰。
劉璋說，他們父子在益州二十多年（漢靈帝中平五年時，劉璋的父親劉焉為益州牧，到此時已經二十七年），對百姓也沒什么恩德，如今戰亂三年，百姓死傷無數，都是自己的過錯，自己不能安心。
于是，劉璋下令打開城門，和簡雍一同出城歸降，部將群臣傷心不已，劉備把劉璋安置到了公安，歸還他所有的財物，以及振威將軍的印綬。
劉備入成都，安排酒宴犒賞眾人，把城中的錢財分賜給將士。
劉備自領益州牧，以軍師中郎將諸葛亮為軍師將軍，益州太守；南郡的董和為掌軍中郎將；偏將軍馬超為平西將軍，軍議校尉法正為蜀郡太守、揚武將軍；裨將軍黃忠為討虜將軍；從事中郎麋竺為安漢將軍；簡雍為昭德將軍；北海的孫乾為秉忠將軍；廣漢長黃權為偏將軍；汝南的許靖為左將軍長史；龐義為司馬；李嚴為犍為太守；費觀為巴郡太守；山陽的伊籍為從事中郎；零陵的劉巴為西曹掾；廣漢的彭羕為益州治中從事。
最初董和在郡為官時，清?公正，百姓很是愛戴他，所以劉備任用他為官。
之前，在劉備從新野到江南時，荊楚之地就有許多人追隨他。只有劉巴追隨曹操，曹操派他去招納長沙、零陵和桂陽，后來這三郡都歸屬劉備，劉巴就想從交州借道回京師，諸葛亮就寫信招降他，劉巴不肯，劉備很是遺憾。
后來劉巴就從交趾入蜀，歸附了劉璋，當初劉璋要迎劉備入蜀時，劉巴就反對，后來又反對讓劉備去討伐張魯，說這樣做等于是放虎歸山，劉巴的這些諫言，劉璋都沒聽，所以劉巴后來就閉門稱病了。
劉備圍攻成都時，就下令軍中，不允許殘害劉巴，否則誅滅三族，劉璋開城投降，劉備才得了劉巴，心中非常高興。
當時益州各郡都紛紛歸附劉備，只有黃權閉城堅守，等到劉璋歸降，他才投降劉備。
董和、黃權、李嚴都是劉璋任用的官員，吳懿和費觀等人是劉璋的姻親，還有彭羕，劉巴這些人，劉備統統重用。
在劉備圍攻成都時，他留下了中郎將霍峻守衛葭萌縣，張魯就趁機派了楊昂去引誘霍峻讓他共同守城，霍峻堅決不肯。
劉璋也派了扶禁和向存帶著一萬多人從閬水去圍攻霍峻一年，霍峻趁著對方懈怠之時，精兵出擊，斬殺了向存。
劉備平定蜀地以后，就把廣漢郡分為梓潼郡，以霍峻為梓潼太守。
