此时，樊城外仍然处于胶着状态，关羽围城很急，势在必得，而最快增援来的曹军目前只有徐晃一支，他们进抵到偃城。徐晃认为现在是一支孤军，不足以解曹仁之围。然而各位将领解围心切，对徐晃多有指责（诸将呼责晃，促救仁）。

以议郎的身份任曹仁军事参谋的赵俨此时也在场，他劝各位将领说：“现在敌人围得很紧，而大水还没有退，我军势单力薄，与曹仁将军又不通音讯，不能统一行动，不如慢慢靠前，设法与城内联络上，让城里知道我们来了，激励士气。我军的后续部队最多不过十来天就可到达，想必城内还能坚守，到那时内外齐发，必得破敌。”并且赵俨表示，将来如果追究救援迟缓的责任，由他一个人承担（如有缓救之戮，余为诸君当之）。大家一听，没有什么说的了。

徐晃命令所部人马推进到樊城外，在距关羽围城大营三丈外的一个地方开始悄悄挖地道，通过地道越过关羽军营来到樊城下，然后用箭把信射入城内，与被围多日的曹仁取得了联系。

孙权决定对关羽下手后，给曹操写了封信，通报自己将讨伐关羽，但同时请求曹操不要泄漏这个机密，以免关羽有所准备（及乞不漏，令羽有备）。

曹操征询众人意见，大家都觉得孙权如果从背后动手是一件大好事，为了保证孙权那边顺利得手，应该替孙权保密。只有董昭看法不同，他认为：“用兵在于谋变，以追求最大利益为目标（军事尚权，期于合宜）。可以许诺孙权替他保密，但不妨把这个情报透露出去，有意让关羽知道。关羽如果退兵自卫，樊城之围顿解，之后让孙权、关羽二贼相斗，我们可收渔利。”

董昭同时认为：“樊城被围的我军不知道外面正在营救，粮食不足，丧失信心，如果因而生变，情况难以预料，可以把这个情报也告诉他们。至于关羽，此人一向恃强自负（羽为人强梁），即使得到情报，也不会马上退军。”

曹操认为董昭的分析有理，就命令徐晃把孙权的信抄了若干份，故意射落到关羽营里，同时也射到樊城内。樊城的守军看到信顿时士气百倍，而关羽看到信后犹豫不决。

这时，曹操想亲率大军南救曹仁，大家也都认为魏王不赶紧去，必然全线失败，只有侍中桓阶看法不同，他说：“大王认为曹仁等人能不能控制当前的局势？”

曹操说：“可以。”

桓阶又问：“大王是不是怀疑他们不尽力（大王恐二人遗力邪）？”

曹操说：“那倒不是。”

桓阶继续追问：“那为什么还要亲自前往呢？”

曹操说：“我担心敌兵太多，而徐晃等人力量不够。”

桓阶说：“曹仁等人身处重围仍然死守没有二心，是因为有大王在外面的声援。居万死之地必有死争之心，内怀死争，外有强援，大王只需坐观就行，何必因为担心失败而要亲自前往？”

曹操认为说得有理，于是移军于摩陂，先后派殷署、朱盖等十二营人马增援徐晃。据《三国志曹植传》记载，曹操此时产生过让曹植领兵前去解围的想法，任命曹植以南中郎将的身份代理征虏将军之职，让他率兵前往前线。

临行前曹操召曹植来有话叮咛，但找到曹植后发现他喝得大醉，无法受命，于是撤消命令。据《魏氏春秋》记载，曹植之所以喝醉是因为曹丕做了手脚。曹丕知道曹操要召见曹植，就故意把曹植拉去喝酒，把他灌醉。

此时樊城内外到处是水，关羽的指挥部在一个大土堆上，其它围城部队主要分别部署在另外四个土堆上。徐晃扬言攻击关羽所在的土堆，但实际上是佯攻，另外四个土堆才是主攻目标。

关羽见状，亲自率步骑五千出战，徐晃迎击，关羽退回主营，徐晃率部紧追不舍。关羽的主营设置沟堑及鹿角等有十来重，徐晃追击关羽也杀入营中，双方展开激战，关羽大败，之前投降关羽的南郡太守傅方、荆州刺史胡修等在乱战中被杀，关羽撤退，樊城之围化解。

但是，关羽水军力量仍然完整，曹军在这方面不占优势。关羽的水军控制着汉水，曹军被分割在汉水两岸的襄阳、樊城，互相不通。

就在关羽与徐晃、曹仁等人展开激战的同时，孙权、吕蒙已经动手了。

大约在建安二十四年（219年）十月底至十一月初之间，吕蒙悄悄抵达柴桑以西的寻阳（今湖北黄梅），在此组织精兵和船只，把士兵藏在船舱里，让老百姓划船，外面的人扮作商人，昼夜不停地逆流而上。

长江沿岸有关羽布置的不少哨兵（屯候），吕蒙把他们全都抓起来，所以关羽还不知道背后发生的情况。关羽留在后方负责军政事务的是南郡太守糜芳和将军傅士仁，关羽向来心高气傲，一直瞧不起这两个人。此次出兵，麋芳、傅士仁负责后勤保障，中间难免有供应不及时的地方，关羽很生气，威胁说回来后要收拾他们（还，当治之）。

关羽这个人做事不讲情面，麋芳和傅士仁知道他说到就会做到，因此感到忧心忡忡。吕蒙了解到其中情况，派虞翻前去劝说傅士仁投降。

在孙权手下，虞翻无疑是个怪才。他很有本事，辩才极佳，又通占卜和医术，但他脾气大，说话直，跟大家处不好关系（性不协俗）。孙权让他担任过县长、骑兵师长（骑都尉），但由于他多次犯颜谏争，让孙权下不了台，前一阵孙权下令把他关在丹阳郡泾县思过。

吕蒙欣赏虞翻的才能，有心帮他一把。吕蒙在建业养病期间，知道虞翻懂医术，就向孙权请求把虞翻放出来给自己看病，后来又让他一同来到荆州前线。

吕蒙给傅士仁写了封信，陈说利害，派虞翻送去。虞翻口才一向很好，傅士仁就这样被说降了。虞翻建议把傅士仁一块带往江陵，南郡太守麋芳看到傅士仁投降了，于是也开城出降。

吕蒙就这样不费什么劲就得到了南郡。江陵是关羽的后方基地，将士们的家属多在此地。吕蒙进入江陵，释放了囚禁在此的于禁等人，俘虏了关羽及其将士家属，但不为难他们，给予抚慰。

吕蒙同时下令：“不得骚扰百姓，不得随便拿别人的东西。”吕蒙有个手下是他的同乡，擅拿了老百姓家一顶斗笠用来盖铠甲，吕蒙认为铠甲虽然是公家的东西，但也触犯了刚颁布的命令，为严肃军纪，吕蒙流着泪将其斩首。于是军中震动，江陵城出现了道不拾遗的景象。

吕蒙派左右不停地慰问抚恤地方长者，询问他们有什么需求，对于生病的百姓及时送医送药，对饥寒中的人及时发给食物衣物，关羽存在江陵的钱财宝物，吕蒙都下令贴上封条，等候孙权来处理。

吕蒙这些措施很快收到效果，他迅速控制了南郡的局势。

关羽听说南郡丢了，如五雷轰顶，立即下令撤军。曹仁召集徐晃等众人开会讨论对策，大家都认为应该趁机发动追击，可以把关羽擒获。赵俨仍然不同意这种看法，他认为：

“孙权利用关羽出兵的机会发难抄了他的后路，但关羽必然回击，孙权担心的是我们趁他与关羽互斗而从中取利，所以才谦卑地表示顺从效忠（恐我承其两疲，故顺辞求效）。如果我们攻击过急，孙权说不定就把对付关羽的手段改为对付我们（若深入追北，权则改虞于彼）。关羽如今撤回，我们应该留着他，让他与孙权互斗。”

曹仁认为有理，下令不要追击。

关羽撤退的消息传到摩陂，曹操特别担心曹仁等人追击，赶紧加急传令，内容跟赵俨说的完全一样。

关羽为救江陵的将士家眷，连派多名使者来见吕蒙。吕蒙又大玩心理战，他厚待来使，让他们在城里到处走动，挨家问候，有的家人还写信让使者带回去。这些使者回去，把城里情况给大家一说，众将士知道家人无恙，江陵城的情况比平时还好，一个个都没有再打下去的斗志了。

这时，孙权亲自赶到了江陵，刘备属下的荆州各级官吏纷纷投降。只有州政府秘书处处长（治中从事）潘称病不出。孙派人到病床前探视，潘趴在那里脸贴着床不起（伏面著床席不起），涕泣交横，哀不自胜。孙权又亲自前来探望，叫着潘的字跟他说话，态度十分恳切，还让左右拿手巾给潘擦脸上的泪。潘大为感动，下地拜谢，孙权继续让他担任州里的治中从事，荆州的军政事务都向他征求意见。

孙权、吕蒙的这几招很厉害，没费多大劲把关羽的军心彻底瓦解了。孙权任命吕蒙为南郡太守，封孱陵侯，赐钱一亿，黄金五百斤；任命陆逊代理宜都郡太守。

刘备任命的宜都郡太守樊友弃城逃走，各地官吏纷纷投降孙权，陆逊建议孙权及时任命他们官职，让他们继续原地效力，孙权接受。这样，刘备在荆州各地的官吏不是被杀，就是被俘和投降。孙权提升陆逊为镇西将军，封娄侯，命他移驻夷陵（今湖北宜昌），对付刘备可能发起的报复性攻击。

孙权派多路人马合围关羽，关羽败退至麦城（今湖北当阳境内），孙权派人劝说关羽投降，关羽假装答应，在城头遍插旗帜，又弄了不少草人迷惑敌人，之后逃出麦城。

据《吴书》记载，孙权派遣副军长（偏将军）潘璋和老将军朱治的养子朱然负责阻截关羽。这一年的十二月，潘璋部下一个叫马忠的团长（司马）在章乡（今湖北当阳境内）活捉了关羽以及他的儿子关平、部将赵累等人。

据《三国志吴范传》记载，关羽答应投降的时候孙权问大家他是不是真降，吴范认为必是诈降。于是孙权提前做好准备，安排人对关羽进行堵截。负责打探情报的人还没有回来，有人报告说关羽已经逃出麦城了。吴范说关羽肯定逃不了，并且说明天中午（明日日中）前必可擒住关羽。孙权让人搬来个沙漏在那里看时间，验证吴范说得准不准。

第二天已经快到中午了还没有消息，孙权急了，催问吴范，吴范说：“现在还没有到正午。”过了一会儿，风吹帷帐动，吴范拍着手说：“关羽抓住了。”话刚落，外面有人高呼万岁，消息回来了，说关羽被抓住。

其实要抓关羽都不用费这么大劲，因为跟着他逃出来的也就只有几十个人而已。关羽应该向西逃，设法回到益州去。孙权已经给他布下了口袋阵，不管他往哪个方向，都逃不出去了。

另据《三国志虞翻传》记载，关羽被抓前两天，孙权让擅长卜筮的虞翻占一卦，看看能不能抓住关羽。虞翻卜了卦，结果是“兑下坎上”，合在一起就是《易经》里的“节卦”，到第五爻的时候又变成“临卦”，虞翻解卦说：“不出二日，关羽必然被捉。”后来果然应验。

孙权赞叹道：“先生虽然比不上伏羲，也可与东方朔相媲美了！”

而据《蜀记》记载，孙权本来打算不杀关羽，想把他招降，用来对付刘备和曹操，但是左右都劝他：“狼子不可养，以后必为害。曹操当初不杀他，结果自取大患，以至于都到了要迁都的地步，现在怎能不杀他？”

孙权于是下令将关羽父子斩杀于南郡境内一个叫临沮（今湖北远安）的地方。

据《蜀记》记载，关羽当初兴兵北伐时曾经做过一个梦，梦到有猪啃食自己的脚，醒来后觉得这个梦很不吉利，对儿子关平说：“今年我有点力不如前了，恐怕不能活着回来了（吾今年衰矣，然不得还）。”

孙权占领了刘备在荆州的基地公安，在这里孙权见到了被刘备从益州赶出来的刘璋，孙权觉得刘璋仍有利用价值，把他迁到秭归（今湖北秭归），在那里设立自己控制下的益州“流亡州政府”，刘璋任益州牧。后来刘璋死了，孙权改任刘璋之子刘阐为益州刺史，成为对付刘备的一张牌。

孙权在公安置酒大会进行庆贺。席间孙权专门来到全琮的面前，对他说：“你当初提的建议我虽然没有回答，但今天取得的大捷也有你的功劳！”孙权下令提升全琮为副军长（偏将军），封阳华亭侯。

据《吴历》记载，孙权用侯爵的礼仪就地安葬了关羽，同时把关羽的首级送到曹操那里。孙权的用意很明显，想把祸事往曹操身上引，刘备要找自己报仇也要拉上曹操做垫背的。

曹操当然明白孙权的用意，他下令用沉香木雕刻了关羽的身躯，跟首级一起以王侯之礼厚葬于洛阳城南。此处即是现在著名的洛阳关林，后来也就有了关羽“头定洛阳，身困当阳”的说法。

现在，关羽终于死了，刘备在荆州的势力全部被赶了出去，荆州战事暂告一段落，不仅孙权觉得痛快，远在摩陂的曹操也终于松了口气。