由於漢中相距許都較遠，加上曹操控製的東漢朝廷無所適從，因此無暇顧及漢中，隻得采取睜眼閉眼的安樵手段，拜任張魯為鎮民中郎將，領漢寧郡太守。這一年春季，有人在地下挖到一枚玉印，眾人便以"天意下凡"為由，要求張魯自封漢寧王。張魯欲順從，但其功曹閻圃則勸諫他千萬不可，否則會招來禍患。張魯聽之，放棄稱王。
公元212年，劉備與劉璋反目，雙方打得難解難分。為了趕走或打敗劉備，劉璋屈膝求請張魯助他對付劉備。張魯不計前嫌，派大將馬超馳援。劉備在看罷張飛與馬超勢均力敵的博弈後，十分喜歡馬超的勇武，欲予招用。諸葛亮就用金錢買通張魯手下楊鬆，離間張魯與馬超，最後劉備不僅得了馬超，還多了數千鐵騎。麵對馬超這股力量的反戈威逼，劉璋心虛，於公元214年示降劉備。氣得張魯對劉備牙根瘞瘞。
蒞年，不滿張魯賜奉噲違的曹操，親率十萬大軍西征漢中。聞知曹軍兵銳，張魯欲降曹操，但其弟張衛不肯，率兵堅守要隘賜平關，曹軍雖然力攻，但久難拿下。拖不起時間的曹操下令撤軍，不想曹軍在慌不擇路回撤過程中，意外誤入張衛的指揮部，於是曹軍改撤為攻，一下子奪下賜平關。
聽說賜平關丟了，張魯復萌降意。但閻圃勸他，說你現在投曹，曹操一定不會重用你，不如先到少數民族地界暫棲，再與曹操談判。張魯認同。撤前，有人提議把倉庫中難以帶走的金銀財寶放火燒了。張魯阻道："我已有歸順朝廷之意，今天離去，隻是避其鋒芒，倉庫寶貨，應歸國家所有。"督令部下將所有寶物妥藏完畢，方才離開。
劉備聽說張魯逃亡，聽從黃權建議，遣派黃權前去迎接。張魯得知此情，憤怒地說："我寧為曹公附屬，也不願做劉備的座上客。"
曹操仿學劉備收馬超之招，買通見錢眼開的楊鬆，離間張魯與手下大將龐德，致龐德走投無路降曹。接下去楊鬆又把親自出城征戰的張魯堵在城外，協助曹操俘虜張魯。已知張魯保護財寶過程的曹操，不僅沒有為難張魯，反而任命其為鎮南將軍，封閬中侯，食邑一萬戶。張魯部下除楊鬆被斬，其他皆予續用。不久張魯舉家遷往鄴城，曹操封張魯五子與閻圃等人為列侯，又讓兒子曹宇娶張魯女兒為妻。
公元216年，張魯去世，謚號原侯，葬於鄴城。但有人稱，道力無邊的張魯，實卒於公元245年。另有《真誥》載，"五鬥米道係師"張魯曾在公元259年復生，大笑而亡。公元1308年，元武宗孛兒隻斤海山追封張魯為"正一係師太清昭化廣德真君"。
有學者認為，傳世《老子想爾注》的作者，應為張魯，而非張陵。張魯門徒眾多，至東晉時，五鬥米道發展至北方和中原地區。