建安十九年（214）四月，包围雒县而久攻不下的刘备，请诸葛亮从荆州率兵增援。诸葛亮留关羽镇守荆州，自己与张飞、赵云等率兵溯江西上，所过战克，平定郡县，进军非常顺利。但当诸葛亮等人尚未到达雒县时，庞统因率众攻城，身中流矢而死。庞统死后，刘备激励将士，奋力攻城，被围一年的雒县终于在建安十九年（214）夏被攻破。占领雒县后，刘备继续南下，与诸葛亮等人在成都城外会师，共围成都。恰在此时，马超由张鲁处来降，刘备兵力更盛，成都城中震怖。

刘备与诸葛亮共围成都数十日，当时城内尚有精兵三万人，谷帛可支一年，吏民咸欲死战。但刘璋不听部下劝阻，在建安十九年（214）夏秋之际开城出降，刘备遂占领成都。刘备考虑，刘璋是汉室疏宗，与自己有一定的宗亲关系，加之自己是应刘璋之请而乘机夺得成都的，心中不免有愧，因此不忍杀害刘璋，而把他徙于荆州公安县，尽归其财物及原所佩振威将军印绶。

就在刘备占领成都后不久，北边汉中郡的形势却发生了突然变化。建安二十年（215）三月，曹操进攻张鲁，七月攻陷阳平关。张鲁先逃至巴中，至十一月又率其众降于曹操。曹操既得汉中，留夏侯渊、张郃镇守，自己则返回邺城。

曹操取代张鲁而占领汉中，这对刚刚取得成都的刘备来说是个不利的变化。张鲁胸无大志，只知传道愚民，保境自守，其兵力亦较弱，故而不但不会对成都构成大的威胁，反而易于被刘备所攻取；曹操为一代雄杰，留镇汉中的夏侯渊和张郃亦为一时名将，其兵力很强，故而不但不易被刘备所攻取，反而会对成都构成很大的威胁。这个不利变化，是诸葛亮当年在“隆中对策”时始料未及的。面对这个变化，在是否出兵进攻汉中的问题上，诸葛亮有些疑虑。但曾经为刘备夺取成都立下首功的法正，却坚决主张出兵，夺取汉中。刘备采纳了法正的建议，于建安二十三年（218）夏，留诸葛亮镇守成都，亲率法正等人进兵汉中，屯于阳平关，与夏侯渊、张郃相拒。但战事起初并不顺利，刘备急忙给诸葛亮写信，请从成都派兵增援。诸葛亮因对出兵汉中有疑虑，便征询从事杨洪的意见。杨洪说：“汉中乃益州之咽喉，存亡之关键，若无汉中则无蜀，等于祸至家门了。方今之事，男子当战，女子当运，发兵何疑！”（原文见《三国志·杨洪传》）诸葛亮疑虑尽释，于是派兵增援。建安二十四年（219）正月，刘备自阳平关南渡沔水，沿山稍前，扎营于定军山。夏侯渊领兵来争其地，在法正的具体指挥下，黄忠斩杀夏侯渊，曹兵大败。曹操自长安率军驰援，刘备敛众据险，终不交锋。五月，曹军退回长安，刘备遂占有汉中。

孔明入川 增援刘备

刘备自建安十六年（211）冬应刘璋之请而随法正入蜀，至建安二十四年（219）五月占有汉中，用了七年半的时间夺得包括汉中郡在内的益州全境。至此，加上关羽所镇守的荆州，刘备已经跨有荆、益两州之地。诸葛亮当年在“隆中对策”中为刘备作战略决策时，强调分两步来实施这个决策。其中第一步是“跨有荆益”，成就霸业，即夺取荆州和益州作为创业基地，形成与孙权、曹操鼎足而立的局面，为复兴汉室、统一天下打好基础。现在，战略决策的第一步已经圆满实现，于是，在建安二十四年（219）七月，诸葛亮等一百二十人联名上表汉献帝，拥立刘备为汉中王。

诸葛亮从建安十九年（214）夏秋之际进入成都，到建安二十四年（219）七月刘备称汉中王，在这整整五年时间里，他都做了些什么事情呢？对此，《三国志·诸葛亮传》只概括为这样几句话：“先主外出，亮常镇守成都，足食足兵。”也就是说，诸葛亮在这五年间并未跟随刘备出征，而是一直留守成都，巩固后方，为刘备筹粮筹兵，做后勤工作，保证前线具有充足的粮草和兵马。这五年间，刘备曾两次离开成都，向外发兵。第一次是建安二十年（215）发兵荆州。当时孙权见刘备已得成都，便派诸葛瑾向刘备索还荆州，刘备则答应取得凉州后再归还荆州。孙权认为刘备久借荆州而不还，便在荆州的长沙、零陵、桂阳三郡自置长史，结果三郡长史全被关羽赶走。孙权大怒，派吕蒙率兵两万夺得三郡。刘备闻之，从成都亲率大军五万来到公安，派关羽进驻益阳，争夺三郡。孙权闻之，亲至陆口，为诸军节度，派鲁肃与吕蒙合兵，亦进驻益阳，共拒关羽。当时的形势非常危急，战争有一触即发之势。正在此时，刘备听说曹操夺得汉中，怕危及成都，便与孙权讲和，并做了一些让步。结果，孙刘两家以湘水为界，平分荆州：湘水以东的江夏、长沙、桂阳三郡归孙权；湘水以西的南郡、零陵、武陵三郡归刘备。第二次便是建安二十三年（218）发兵汉中。刘备这两次离开成都向外发兵，所需粮草兵马数量甚大，而在成都保证粮草兵马供应之人，就是诸葛亮。跟随刘备在前线运筹谋划的谋士和攻城争战的武将，当然都是功臣，但从某种意义上讲，坚守本营，巩固后方，以保证前线粮草兵马供应的诸葛亮，功劳更大。刘邦和项羽争夺天下时，萧何为刘邦坚守关中，巩固后方。每当刘邦失军亡众、军无现粮之时，萧何总是及时从关中调遣兵卒驰援，转漕以济军需，保证前线兵马粮草的供应，最终使战局发生了根本的转机。刘邦即位后，在论功行封时，认为萧何功劳最大，位次当居第一。准此，则诸葛亮为刘备“镇守成都，足食足兵”，其功堪与萧何相提并论。