建安十九年（214），劉備取得益州，正式將荊州所有事務交給關羽處理，同時也負責對曹、孫兩家的防禦工作。次年，孫權派使者向劉備索還荊州，劉備借口奪取涼州（今甘肅一帶）後再歸還。孫權派官吏強行接管長沙、桂陽、零陵三郡，關羽帶兵把他們全部趕走。孫權大怒，派呂蒙率軍進攻長沙、零陵、桂陽三郡，又命魯肅率領1萬人馬進駐益陽（今湖南益陽），準備用武力奪回荊州。劉備也不甘示弱，親自率領5萬大軍進駐公安（今湖北公安南），又派關羽率3萬軍隊趕往益陽，與魯肅所率領的軍隊形成對峙。孫、劉兩家軍隊劍拔弩張，隨時都可能爆發一場惡戰。魯肅為了不使孫、劉聯盟破裂，主動提出與關羽談判。在益陽前線，雙方在距各自軍隊百步之外的地方搭建了作為談判場所的臨時帳篷，同時規定雙方主將隻能帶領貼身侍從，攜帶短兵器參加會談。關羽隻帶領侍從周倉一人，身挎單刀參加談判。魯肅也完全按照規定會談，並設酒席招待關羽。這時，劉備得到曹操進軍漢中的消息，忙和諸葛亮商議，決定對孫權講和，以免腹背受敵。孫權也自感兵力不足，沒有取勝的把握，於是雙方達成協議，以湘水為界，把荊州地區一分為二，長沙、江夏、桂陽以東屬吳；南郡、零陵、武陵以西歸劉備，孫、劉兩家達成和解，使激化的矛盾緩和下來。此後關羽再次回南郡鎮守。
水淹七軍敗走麥城
建安二十四年（219），進位漢中王的劉備封關羽為前將軍，位居眾將之首。七月，吳魏兩國開戰，孫權進攻合肥，曹操調兵到淮南進攻孫權，關羽利用這個機會，率兵北上進攻襄陽與樊城。曹操也深知這兩城地理位置的重要性，他早有防範，預先派其心腹大將曹仁在此把守，以防劉備軍隊的進攻。聽說關羽揮軍北上，曹操不敢怠慢，立即派遣左將軍於禁和先鋒龐德率領七隊人馬，前往襄陽、樊城幫助曹仁組織防禦。於禁和龐德將部隊駐紮在樊城之北，與曹仁互為呼應。同時曹操又派鎮南將軍徐晃率軍駐在宛城（今河南南陽），以便根據戰局發展隨時馳援襄樊前線。
關羽在進軍襄、樊之間對荊州在軍事上也作了一番布置。他派糜芳和傅士仁率重兵守衛江陵和公安，並讓他們負責供應前線所需糧草。為提防東吳偷襲荊州，關羽下令在沿江地段，每隔20裏或30裏設立烽火台，一旦出現緊急軍情隨時報警，以便迅速回師救援。部署完畢，關羽大軍很快渡過襄江（漢水的下遊）包圍樊城。曹仁和於禁兩路夾擊關羽，但均被關羽所擊敗，於禁龐德逃回駐地，曹仁則退回樊城，不敢出戰。這時正值秋季，樊城地區一連下了十幾天的大雨，漢水漫堤，樊城被圍困於大水之中。關羽決定用水攻於禁，他下令趕製大小船隻和木筏，並派人把水口處堵住。等到水積很深的時候，關羽下令扒開堵口，漫天的洪水將於禁和龐德所統率的七軍包圍。關羽乘機命令將士乘早已備好的船筏向於禁的軍隊發起猛攻，曹軍慘敗，於禁投降了關羽。龐德率部頑強抵抗，英勇作戰，但最終兵敗被擒。關羽看龐德勇猛過人，想勸降他歸服劉備，但龐德堅決不從，關羽隻好把他殺掉。