期間，想要搶先奪取宛城，據城退敵的曹軍卻連攻宛城不克，三軍統帥的曹操一度在陣上披堅執銳、親自督戰，命令中軍精銳步卒也發動進攻，結果還是沒有拿下劉備等人率兵死命據守的宛城，反而是侄子曹安民被城中石砲擊中頭顱，當場陣亡。
緊接著，在隨後關西敵將楊豐伺機發動的一場夜襲中，軍中部分新卒發生騷亂，曹操長子曹昂臨危不懼、領軍奮勇反擊，卻不幸在戰場上被流矢射中，傷勢嚴重，抬回帳中時已經昏迷不醒，軍中瘍醫搶救了多時，終究還是沒能夠挽回他的性命，曹家的千裏駒，就這樣出師未捷身先死，當夜歿於軍中。
可是即使是在這種戰況慘烈的局勢麵前，決意要攻克宛城，去除許都南麵威脅的曹操內心仍然沒有動搖，他強忍著新喪子、侄之痛，激勵帳下吏士，撫慰軍中傷殘，使得曹軍愈挫愈勇，化悲憤為力量，在連日作戰中反敗為勝，逐漸在戰陣上對敵軍取得了明顯的優勢，先後擊敗了宛城外的文聘、楊豐兩支援軍。
再之後，獲取戰陣勝利的曹操沒有再貿然強攻宛城，而是奇兵迭出，派遣步騎截擊荊襄後軍張允督運運往宛城的輜重車隊，大敗荊襄兵馬，燒毀了荊襄後軍運送的全部糧草輜重，殺得張允等人丟盔卸甲、抱頭鼠竄，僅得身免。
通過這一場場勝利，曹操率領的曹軍全麵掌控了戰場的主導權，而得知輜重盡失的劉備為了避免在宛城流幹自己的血，主動放棄了宛城，冒死突圍，會合文聘的敗軍，退保樊城。
關西的楊豐軍眼見局勢不利，害怕再次被曹軍擊敗，也連夜燒營撤退，循武關道退往關中。
襲擾曹軍後方的張遼一支偏師在潁川境內遭遇了於禁所部，兩軍在潁川境內發生了多次小規模的交戰，勝負未分，之後在得知了南陽各軍敗退之後，張遼不敢戀戰，連忙脫離了敵將於禁的糾纏，引軍兼程退回河南地。
至此，建安七年的南陽爭奪戰，以曹軍擊敗荊襄、關西兵馬，獲得勝利落下帷幕，曹操留下李通、趙儼、杜襲等人率領兵馬重新營築宛城防線，解除了許都朝廷南麵的威脅。
此戰著實出乎驃騎將軍府的意料，原本在閻行等人看來，曹操新敗之後，為了補充兵力，積蓄糧秣，短期內一定不敢再發動大規模的進攻，可沒想到曹操不僅是僅隔一年就發動了收複南陽的戰役，而且意誌堅毅，在前期付出慘重代價的情況下也毫不動搖，最終成功攻下宛城，奠定了南線戰事的勝利。
不過世事難料，柳暗花明又一村，救援南陽的楊豐、張遼諸將雖然沒有能夠退敵告捷，但原來以為要無功而返的南征軍卻成功攻下了漢中門戶陽平關，隨後勢如破竹，連戰連勝，一舉拿下了漢中之地。
原來當日就在閻興還不甘心無功回師，召集成公英、馬岱諸將準備再發動夜襲之時，恰巧碰上張陵的忌辰，陽平關守將張衛、楊昂等人見南征軍寸步難進，心生驕怠，白日裏在關內忙於祭祀等事，夜間難免鬆懈了關防，因而竟被成公英帶領輕兵一擊得手，襲破了陽平關，蜂擁而入的南征軍將士勢不可擋，當夜裏全殲了關內的漢中守卒，俘虜了來不及逃脫的張衛、楊昂等人。
陽平關既失，漢中危如累卵，南鄭城中的張魯也坐不住了，慌忙找來功曹閻圃再次商議投降關西閻行之事，結果這一次閻圃卻變了言辭，堅決反對張魯在這個時候獻出南鄭投降，而是勸說張魯棄城南逃，循米倉道翻山越嶺逃入巴郡，投靠杜濩、樸胡等板楯蠻渠帥。
張魯對於閻圃前後態度的轉變詫異不已，當即詢問：
“君之前極力勸說我歸降關中，為何今日又出言反對？”
閻圃解釋：“今陽平關己破，關中兵馬勢大難敵，師君迫而歸降，功必輕；不如南逃守巴中，與之相拒，使關中軍將知我漢中難治、蜀道難行，然後歸降，功必多！”