七月，孫權欲攻合肥，魏軍大部調動淮南防備吳軍。鎮守荊州的蜀前將軍關羽，抓住戰機，留南郡（治江陵，今湖北江陵）太守糜芳守江陵，將軍傅士仁守公安（今湖北公安西北）。
自率主力北攻荊襄（魏荊州治新野，今河南新野；襄陽郡治襄陽，今湖北襄樊）。
當時徵南將軍曹仁駐紮在樊城（今湖北襄樊），將軍呂常駐紮襄陽，左將軍于禁及立義將軍龐德駐紮在樊城北。
徐晃（時為平寇將軍）駐紮宛（今河南南陽市），協助曹仁徵討關羽。
八月，大雨，漢水暴漲，于禁七軍均被水淹，在關羽水軍猛攻下，于禁被迫投降，龐德力戰被俘殺。
關羽乘勝圍攻樊城，並以一部兵力包圍襄陽。
此際，魏荊州刺史胡修、南鄉（治南鄉，今河南淅川東南）太守傅方，均降於關羽，陸渾（今河南嵩縣東北）人孫狼等，亦殺官起兵，響應關羽，關羽聲勢一時「威震華夏」。
曹操認為漢獻帝在許都，與賊臨近，一度準備遷都，因丞相司馬司馬懿及曹椽蔣濟勸諫而停止。
曹操採納了司馬懿利用矛盾破壞孫、劉聯盟，以坐收漁翁之利的策略，派使者去見孫權。
同時指令徐晃率軍援救曹仁。徐晃所部多為新兵，難以與關羽爭鋒，於是進至陽陵坡駐紮（樊城北）。
曹操派將軍徐商、呂建傳令：「要等到兵馬集結後，一起出擊。」
當時關羽前部屯偃城，徐晃佯築長塹，示以將切斷蜀軍後路。蜀軍懼被圍，燒營撤走，徐晃軍進據偃城，兩面連營，漸向圍城蜀軍逼近，徐晃軍營距關羽所圍僅三丈。
曹操使者返回洛陽，帶來孫權密信，說即派兵西上襲擊關羽，但請保密，以防關羽得知有備。
曹操採納董昭意見，故意洩漏信中內容。曹操令徐晃用箭將孫權密信內容，分別射入樊城及關羽營中。
被圍魏軍得信後，士氣倍增，防守更堅；關羽得信後，則進退兩難。
此時，曹操為瞭解救樊城、襄陽，已率主力由洛陽進抵摩陂（今河南郟縣東南），並已先後派殷署、朱蓋等十二營兵進至偃城，悉歸徐晃指揮。
關羽軍主力屯圍頭，一部屯四冢。徐晃以聲東擊西戰術，揚言欲攻圍頭，卻出其不意突襲四冢。
關羽恐四冢有失，自率步騎五千出戰，戰前，由於關羽和徐晃是同鄉而且關係很好，兩人隔著遙遠對話，但說平生，不及軍事，不久徐晃下馬宣軍令：「得關雲長首級的人，賞金千斤。」
關羽驚怖，說：「大哥，你說的這是什麼話？」徐晃回答：「這是國家之事。」
隨後兩軍混戰，關羽被徐晃擊敗，當其退走營寨時，徐晃率軍窮追不捨，緊隨其後沖入營內。
當時關羽營寨，外圍深壕及鹿角十重，障礙設施極為嚴密，若從營外強攻極為困難。現乘其軍陷於混亂之機，由內突襲，一舉大破之，殺降蜀之胡修、傅方。
關羽遂撤圍退走，樊城圍解。
不久，東吳大都督呂蒙偷襲江陵，關羽被俘殺。
此戰，對於鞏固曹操的南部疆土，穩定後方都起了重大作用，不僅挫敗關羽的強大攻勢，更重要的是破壞孫、劉聯盟，改變了當時的戰略格局，使曹操掌握了戰略主動權。
樊城、襄陽城危之時，曹操將名將張遼和諸將皆調回，以援曹仁，然張遼等未至，徐晃已解二城之圍，其功可比張遼的合肥之役。
曹操在一篇令中說：「敵人圍塹鹿角十重，將軍致戰全勝，遂陷賊圍，多斬首虜。我用兵三十餘年，以及所聽說過的古代善於用兵的人，沒有能夠這樣長驅直入敵圍的。況且樊、襄陽之圍，勝過以前的莒、即墨之圍，所以將軍之功，勝過孫武、穰苴。」（註：成語「