夜，高祚等误与卫众遇，祚等多鸣鼓角会众。卫惧，以为大军见掩，遂降）。
阳平关就这样稀里糊涂地被攻下了，在南郑的张鲁见已无险可守，也想投降，但他手下的人事处长（功曹）阎圃劝他投降可以，但不要这么轻易就降。
阎圃认为：“现在就这么投降了，必然没有什么分量（今以迫往，功必轻）；不如先投奔杜和朴胡，然后看情况再说，到那时再投降功劳也大些。”
张鲁于是带领一部分人南入巴中。巴中即巴郡，在汉中郡之南，属益州刺史部，大巴山地区多在其内，包括今天四川省和重庆市所辖的万县、达县、南充等地，杜和朴胡是当地部族首领。
临走前，有人建议搞一些破坏，把仓库等设施烧毁，不留给曹操。张鲁不同意，他说：“本来打算归顺朝廷，现在离开是暂避锋芒，没有恶意，仓库里的东西都归朝廷所有。”张鲁让人贴上封条，然后才走。
曹操到了南郑，果然对张鲁的做法很高兴，他得知张鲁有归降的本意，就派人到巴郡寻找张鲁，劝他投降。
这一年的九月，巴郡地区的部族首领朴胡、杜率部出降，曹操下令分巴郡为巴西郡和巴东郡，任命朴胡为巴东郡太守，杜为巴西郡太守，都封为列侯。
十一月，张鲁率家属从大巴山出来投降，曹操以天子的名义拜张鲁为镇南将军，封阆中侯，食邑一万户，封张鲁的五个儿子以及阎圃等人为列侯。
据《典略》说，当初马超逃往益州，没有来得及带上妻子董氏以及儿子马秋。现在董氏和马秋都到了曹操手上，曹操把董氏赐给阎圃为妻，把马秋交给张鲁处理，张鲁很恨马超，亲手把马秋杀了。
张鲁亲手杀了马秋，还有向曹操表示忠心的意思，说明他与马超已成不共戴天的仇人，让曹操放心。
马超走得确实很匆忙，他把部将庞德也留在了张鲁处。张鲁失败后，庞德率部投降。曹操早就听说庞德作战勇猛，便拜他为立义将军，封关门亭侯，食邑三百户。庞德从此忠心耿耿追随曹操，至死不渝。
汉中攻破，前面那个逃到汉中来的刘鸣雄走投无路，再次投降曹操，曹操看到刘鸣雄，一把拽住他的胡子说：“老家伙，这回又抓到你了（老贼，真得汝矣）！”曹操恢复了他的职务，把他迁到渤海郡。
建安十六年（211年）与马超一同在关中作乱的程银、侯选等人各率一千余家此时也逃在汉中。汉中攻破后，他们出来投降曹操，曹操既往不咎，仍然恢复了他们的职务。
曹操对张鲁等人封赏都很重，原因并不像阎圃说的那样，而是曹操考虑到张鲁祖孙三代在汉中统治时间很长，又有一套“五斗米教”相辅助，在汉中影响很大，只有尊崇张鲁，才能得到汉中的人心，巩固汉中的统治，为进图益州作长远规划。
此时益州已被刘备占有，就在张鲁南入巴郡的时候，黄权曾向刘备建议：“如果失去汉中，则巴郡不可保，等于失去了益州的一条臂膀。”刘备于是任命黄权为护军，督率就近的各军前往巴郡，迎接张鲁。可是晚了一步，张鲁投降了曹操。
黄权转而攻击曹操新任命的巴中太守朴胡、杜等人，曹操命张率部赶往巴中进行支援，刘备也派张飞支援黄权。张与张飞战于巴中，双方相持五十多天，张飞打败了张，张撤回南郑。刘备任命张飞为巴西郡太守，三巴地区的大部分地区便归了刘备所有。所谓三巴，习惯指巴郡、巴东郡和巴西郡。
这时，担任丞相府办公室主任（丞相主簿）的司马懿向曹操建议：“刘备以骗术取得益州，蜀人未必肯服，此时他们与孙权为荆州的事相争于江陵，这是一个机会。如今攻克汉中，益州震动，进兵攻之，益州必然瓦解。圣人说过，做事不违背天命，但也不能失去时机呀。”
司马懿的建议并非没有道理，刘备得益州后，孙权趁机索要借出去的南郡等地，孙刘联盟出现了裂痕，这倒是一个机会。
刘晔也建议，攻克汉中后益州震动，正是一举攻占益州的最好时机（今破汉中，蜀人震恐，其势自倾。以公之神明，因其倾而压之，无不克也）。如果失去这个机会，必然给今后留下难题。
但是曹操迟疑不决，汉中之得有很大偶然性，如果不是天佑曹魏，说不定此次也是无功而返。这次行动的目标是汉中，既然目标已经实现就应该退兵了。
曹操没有接受司马懿和刘晔的建议，说了一句很有名的话：“人苦无足，既得陇，复望蜀邪！”这就是“得陇望蜀”典故的由来。
据《傅子》说，曹操很快就后悔了，他意识到失去了一次进军益州的好机会。占领汉中不久，有从益州那边投降过来的人报告说，听到曹军攻占了汉中，蜀中“一日数十惊”，虽然刘备连杀了不少人，但都不能安定局面（备虽斩之而不能安也）。这时候曹操动了南下益州的念头，他问刘晔是否可行，刘晔回答：“时机已经错过，现在那里的局面必然初步安定，不能再进攻了（今已小定，未可击也）。”
《傅子》的说法值得怀疑，战机虽然稍纵即逝，但进攻益州