孔明告诉黄忠：“你既要去，我会安排法正协助你。在行动之前，请务必经过详细的计划和讨论。我会派人马来接应你。”黄忠答应了，并与法正带领本部兵离开。孔明告诉刘备：“这位老将不喜欢被言语激励，即使他去了也不一定能够成功。既然他已经去了，我们需要派人马前去接应。”然后召唤赵云：“带领一个小队人马，通过小路偷袭，接应黄忠。如果黄忠胜利了，就不需要出战；如果黄忠有失，立即前去救援。”孔明还派遣刘封和孟达：“在山中险要的地方带领三千兵马，多立起旗帜，以增强我军的声势，让敌人感到惊疑。”三人各自带领兵马离去。孔明还派人去通知马超，并给他下达了相应的计划。他让严颜去巴西阆中守卫关隘，代替张飞和魏延一同攻取汉中。
与此同时，张合和夏侯尚前来见夏侯渊，告诉他：“天荡山已经失守，夏侯德和韩浩都阵亡了。现在听说刘备亲自带领大军来攻取汉中，我们应该立即上报魏王，请求派遣精兵猛将前来支援。”夏侯渊便派人去报告曹洪。曹洪立即赶往许昌，向曹操禀报。曹操大为震惊，紧急召集文武官员商议派兵援救汉中。长史刘晔进言道：“如果汉中失守，中原将会动荡，大王不应该推辞劳苦，必须亲自征讨。”曹操自责道：“后悔当初没有听取你的建议，导致了这样的局面！”他立即发布命令，动员四十万大军亲自出征。当时是建安二十三年的秋季七月。
曹操的军队兵分三路前进，前部先锋是夏侯惇，曹操自己统领中军，曹休负责后卫，三路军队陆续起程。曹操骑着白马，穿着金鞍玉带锦衣，十分华丽。武士们手持大红罗销金伞盖，左右两侧是金瓜银钺，镫棒戈矛，日月龙凤旌旗迎风飘扬。护驾的龙虎官军二万五千人，分为五队，每队五千人，按照青、黄、赤、白、黑五色分组，旗幡甲马都与队伍的颜色相应，看起来光辉灿烂，极其雄壮。
曹操出兵潼关后，在马上看到一簇茂盛的林木，问近侍这是哪里。近侍回答说：“这是蓝田，林木之间是蔡邕的庄园。现在蔡邕的女儿蔡琰和她的丈夫董祀居住在这里。”曹操和蔡邕是旧交，所以他对蔡琰的遭遇感到深深同情。他派人带着千金去北方把蔡琰赎回来。左贤王惧怕曹操的势力，送蔡琰回到汉朝。曹操把蔡琰配给董祀为妻。
当天曹操到了庄园前，因想起蔡邕的事情，让军马先行，自己带着近侍百余骑到庄园门下马。当时董祀在外做官，只有蔡琰在家。蔡琰听说曹操来了，忙忙出来迎接。曹操进入大厅，蔡琰向他行礼后，侍立在他身旁。曹操偶然看到墙上挂着一幅碑文图轴，起身观看。他问蔡琰这是什么，蔡琰回答说：“这是曹娥的碑文。过去和帝时期，上虞有一个巫者名叫曹旴，他能在神前婆娑乐舞。五月五日，他醉舞在船上，跳入江中死去。他的女儿年仅十四岁，绕着江边啼哭了七昼夜，最后跳入江中。五天后，她背着父亲的尸体浮现在江面，被人们安葬在江边。上虞县令度尚把这件事奏闻朝廷，表彰她为孝女。度尚让邯郸淳写作文来记录这件事。当时邯郸淳只有十三岁，但他文不加点，一挥而就，立石墓侧，人们都很惊奇。我父亲蔡邕听说后前去观看，当时天色已晚，他在暗中用手摸碑文而读，索笔大书八字在其背后。后人镌石时，把这八个字也刻了上去。”
曹操读这八个字是“黄绢幼妇，外孙齑臼”，他问蔡琰：“你理解这其中的意思吗？”蔡琰回答：“虽然这是先人的遗笔，但我实在不理解它的意思。”曹操回头看着众谋士问：“你们理解这意思吗？”大家都不能回答。这时，主簿杨修站出来说：“我已经理解它的意思了。”曹操说：“你先不要说，让我自己想一想。”于是，他辞别了蔡琰，带领众人出了庄园。
曹操上马行了三里路后，忽然醒悟，笑着对杨修说：“你试着说一说看。”杨修解释：“这是一个隐语。‘黄绢’是颜色中的丝，色旁加丝，就是‘绝’字。‘幼妇’就是少女，女旁少字，就是‘妙’字。外孙是女儿的儿子，女旁子字，就是‘好’字。‘齑臼’是受五辛的器具，受旁辛字，就是‘辞’字。总的来说，就是‘绝妙好辞’四个字。”曹操听后大惊说：“正合我意！”众人都赞叹杨修的才华和敏锐。不过一日的时间，曹操的军队就到了南郑。曹洪接着备言张合的事情。
操说：“这不是张合的过错，胜负乃兵家常事。”洪说：“现在刘备派黄忠攻打定军山，夏侯渊知道大王的军队到了，一直守在那里没有出战。”操说：“如果不出战，那就是示弱了。”他派人持节去定军山，命令夏侯渊出兵。刘晔劝说说：“渊性格太过刚硬，恐怕会中了敌人的计谋。”操于是写了一封信给夏侯渊。使者带着节命到夏侯渊的营寨，被夏侯渊接见。使者递上信，夏侯渊打开阅读。信中大意是：作为将领，应该兼具刚和柔的特质，不能仅仅依赖勇气。如果只凭勇气，那就只是一个人的敌人。我现在屯兵于南郑，想看看你的“妙才”，希望你不要辱没了这两个字。夏侯渊看完信后非常高兴。让使者回去，然后与张合商议：“魏王率大军屯兵于南郑，准备讨伐刘备。我们在这里守守岂能建立功业？明天我要出战，务必生擒黄忠。”张合说：“黄忠谋勇兼备，而且还有法正辅助，我们不可轻敌。这里的山路又险峻，只宜坚守。”夏侯渊说：“如果让别人立下功劳，我们有什么脸面见魏王呢？你就守住山寨，我去出战。”于是下令说：“谁敢去出哨诱敌？”夏侯尚说：“我愿意去。”夏侯渊说：“你去出哨，与黄忠交战，只能输，不能赢。我有妙计，这样这样。”夏侯尚接受命令，率领三千军队离开定军山的大寨前进。
黄忠和法正引领军队屯在定军山口，多次挑战，但夏侯渊坚守不出；想要进攻，又担心山路危险，难以预料敌人，只能继续守住。就在这一天，突然有人报告说山上曹军下来挑战。黄忠正准备引军出迎，牙将陈式说：“将军请不要动，我愿意去迎战。”黄忠非常高兴，便让陈式带领一千人，出山口列阵。夏侯尚的军队到达，便与他交战。不过几次交锋，尚假装失败而逃走。陈式追击，行到半路时，被山上的木炮石砸中，无法前进。正准备回去的时候，夏侯渊带领军队从背后突然出现，陈式无法抵挡，被夏侯渊生擒带回寨子。
部下有很多投降的。有些败兵逃脱了性命，回报给黄忠，说陈式被擒。黄忠慌忙与法正商议，法正说：“渊为人轻躁，凭借勇气缺乏谋略。我们可以激励士卒，拔寨前进，逐步设防，诱使渊来战并擒之，这是‘反客为主’的策略。”黄忠采纳了他的计策，将应有之物全部奖赏给三军，喜声充满山谷，士兵们愿意效命死战。黄忠当天就拔寨前进，逐步设防；每住几天就再次前进。夏侯渊听说后，想要出战。张合说：“这是‘反客为主’的计策，不可出战，出战就会有损失。”夏侯渊不听，命夏侯尚带领数千兵出战，直到黄忠寨前。黄忠骑马提刀出来迎战，与夏侯尚交马，只一合，就生擒了夏侯尚带回寨子。其他人都溃败逃走，回报给夏侯渊。
夏侯渊急派人到黄忠寨子，表示愿意用陈式来换夏侯尚。黄忠约定第二天在阵前交换。第二天，两军都到了山谷宽阔的地方，布成阵势。黄忠、夏侯渊各自站在本阵门旗下的马上。黄忠带着夏侯尚，夏侯渊带着陈式，双方都不穿铠甲，只穿薄衣遮体。一声鼓响，陈式、夏侯尚各自望着本阵快速返回。夏侯尚及到阵门时，被黄忠一箭射中后心。尚带着箭回去了。夏侯渊非常愤怒，急忙骑马直取黄忠。黄忠正要激战夏侯渊。两位将领交马，战斗了二十余合，曹军中忽然鸣金收兵。夏侯渊急忙调转马匹返回阵中，但被黄忠趁机杀了一阵。夏侯渊回到阵中询问押阵官，为何鸣金。押阵官回答说：“我看到山凹中有蜀军的旗帜，怀疑是伏兵，所以急忙召回将军。”夏侯渊相信他的话，于是坚守不出。