公元217年（建安二十二年）春，曹操再次南征，率军猛攻濡须口，击败孙权，孙权派都尉徐详求降，曹操同意，并允诺重新结为姻亲。

曹操主力退出汉中后，刘备向汉中发动进攻。

公元218年（建安二十三年），刘备亲率大军进至阳平关，夏侯渊等人与刘备夹关对峙，曹军多次击退刘备军猛烈攻势。

七月，曹操亲率大军赶往关中，坐镇长安，以便随时指挥汉中战局。

同时，边塞硝烟再起，曹操命曹彰、田豫北征，大破乌桓鲜卑联军。

公元219年（建安二十四年）正月，刘备自阳平关南渡沔水（今汉水），依山而进，驻军于定军山（今陕西勉县东南），夏侯渊出兵与刘备争夺地势，被黄忠斩杀，曹军大败。

之后，曹操亲率大军来夺汉中，但是刘备坚壁不出，曹军与刘备军相距数月，无利，遂放弃汉中。

公元219年（建安二十四年）七月，曹操刚刚从汉中撤出，刘备大将关羽就从荆州向他的东南防线襄、樊一带发动了进攻。

曹操闻知，立刻派大将于禁率兵往救樊城。

八月，关羽乘洪水泛滥之机，擒于禁，斩庞德，乘势进军，将樊城围住。

时樊城曹军只有数千人，城被水淹，水面离城楼仅有数尺，曹仁率军死守。

曹操又派徐晃领兵去救樊城。十月，曹操从关中赶到洛阳，亲自指挥救援樊城。

孙权因关羽处其上游，不愿意让关羽势力发展，且他早有攻取荆州之心，于是联结曹操，准备以大将吕蒙偷袭荆州要地江陵。

曹操接到书信后，将这一消息通知曹仁，命他继续坚守，自己进至摩陂（今河南郏县东南），临近指挥，又派兵十二营增援徐晃，命他反击关羽。

经过恶战，关羽大败而走。不久，吕蒙偷袭江陵得手。

关羽撤往益州，路上被孙权军擒杀，孙权将关羽的首级送到许昌，曹操以诸侯之礼安葬。襄樊战役结束。

曹操在孙权擒杀关羽、取得荆州后，表孙权为骠骑将军、荆州牧。

孙权遣使入贡，向曹操称臣，并劝曹操取代汉朝自称大魏皇帝。

曹操将孙权来书遍示内外群臣，说：“是儿欲踞吾著炉火上耶！”曹操手下群臣乘机向曹操劝进。

曹操自己还不想废献帝自立，他说：“若天命在吾，吾为周文王矣。”

公元220年（建安二十五年）正月，曹操还军洛阳。当月，病逝在洛阳，终年六十六岁，谥曰武王。

他临死前留下《遗令》。根据曹操的遗嘱，他于二月廿一丁卯日（4月11日）被安葬于邺城西郊的高陵。

这年十月，魏王曹丕取代汉朝，自立为皇帝，国号魏，追尊曹操为武皇帝，庙号太祖。

曹操在北方屯田，兴修水利，解决了军粮缺乏的问题，对农业生产恢复有一定作用。

用人唯才，打破世族门第观念，罗致地主阶级中下层人物，抑制豪强，加强集权。

所统治的地区社会经济得到恢复和发展。

精于兵法，著《孙子略解》、《兵书接要》《孟德新书》等书。

善诗歌，《蒿里行》、《观沧海》、《龟虽寿》等抒发自己的政治抱负，并反映汉末人民苦难生活，气魄雄伟，慷慨悲凉，他在政治上的功绩亦是不凡的。

曹操统一北方的积极作用。前已叙及，东汉王朝后期，由于政治黑暗，社会生产遭到严重破坏，人民无法生活，终于爆发了轰轰烈烈的黄巾大起义。

但在当时的历史条件下，农民起义不可能取得最终的胜利，继之而来的是东汉王朝的解体和军阀混战。

在混战中，不仅董卓、李傕等凉州军阀到处屠杀人民、抢劫财物，就是打着勤王旗号的东方将领也“纵兵钞掠”。