夏季五月，诸葛亮接到刘备西进的命令后，他和张飞、赵云、陈到、刘封等人率军沿水路进入益州，一路攻城下郡招降纳叛，很快顺利抵达重镇江州，张飞攻克江州，生擒巴郡太守严颜。此后，诸葛亮、张飞、赵云、陈到等遵循刘备的指示，分军出击攻城略地，意图将成都孤立包围，最后迫使刘障早日投降。张飞率军从江州北上，进攻巴西郡，占领郡治阆中，留兵镇守，同时防御汉中张鲁。诸葛亮带刘封走中路到德阳，以最短路程尽快赶到成都附近。赵云攻取重镇江阳，过犍为郡，从南面迂回包围成都。几路军队进展顺利，一路所向披靡，捷报接连送到刘备面前。
这时黄忠奉命兵进雒城，击溃防守雒城外围的堡垒，距城二十里安营扎寨，准备组织围攻。雒城始建于秦代，秦灭巴蜀即置雒县。西汉高帝六年首置广汉郡，治雒城，武帝元封五年设立益州，以雒城为治所，初平二年，益州牧刘焉移治绵竹。刘璋继任之后，大力扩建雒城，构成特大军事重镇。雒城四面山岭连绵起伏，河水环绕纵横，一条主河流至雒城郊野开出十几条支河分汊，夹林穿岭绕城而过，形成错综复杂的地形，是成都北部最后一道屏障，拿下雒城，成都就处在包围之中。可是，雒城坚固险峻，墙高池宽，守军广众，粮草丰盛，特别易守难攻。
刘备率军随后赶到，加强攻城的力量。坚守雒城的刘循，听说冷苞兵败被杀，召集诸将商议，刘璝、张任、吴兰、雷铜等将一齐来到。刘循说：“我接到探报，说刘备兵分两路向雒城发动进攻，情况十分紧急。”张任向刘循献计说：“城东南山偏僻处，有一条小路最为要紧，张某自带一军守住，作为城外协防的势力，诸公防守雒城，互相支援，不能有失。”刘循说：“我们应该主动出击，如果挫伤刘备的锐气，对防守雒城十分有利。”即命张任领三千军士，先去抄断小路，暗中埋伏，严阵以待。
秋季七月初七日，黄忠率军从大路攻向雒城，魏延率军从小路前进。在这次攻打雒城的战役中，刘备的高级谋士庞统亲自率众出征，准备参加攻城。这位盖世奇才，神机高明的谋略家，素与诸葛亮齐名。自从投到刘备帐下，自叹没有建功立业，很想在开蜀战争中一展身手，于是，他走出中军帐，伴随魏延亲临前线指挥作战。张任望见身穿衣装的庞统，断定身份特殊，下令开弓射击。庞统没有戒备，不幸中箭身亡。魏延走在前面，突然被张任截断归路，急忙带领前队返回冲杀。张任守在高阜处，用强弓硬弩连番射击，使魏延行动困难。雒城守将吴兰、雷铜接到信号，也率兵围攻过来，三路兵马把魏延围在中间，情况十分危急。
这时黄忠远见雒城兵马出动，断定魏延在山林小路上发生险情，当即立断改变攻城计划，率部直向山林小道。果然发现魏延遭到围攻，他舞刀催马大喊一声：“文长坚持，我来救你。”黄忠挥师夹攻，击败吴兰、雷铜。随后又配合魏延击溃张任的伏兵。黄忠和魏延合兵一路，乘胜追击，一直追到雒城附近。刘璝领兵杀出城门，企图一展风采，黄忠当先一箭射去，刘璝中箭受伤，只得退后。黄忠、魏延乘势进击，打得蜀兵溃不成军，争相逃回城中。
刘备听说庞统中箭身亡，顿时心情悲伤痛哭流泪，这是他进军巴蜀以来遭到的最大损失。庞统投效刘备只有三年时间，但他的才干谋略却一直广为世人称道。黄忠听说庞统不幸陨落战场，心中感到无限惋惜，向他表达了哀悼和万分遗憾的心情。
张任发现刘备停止攻城，并后撤立营，确定上次伏击射死了荆州的军师庞统，他振奋精神，领军到营前挑战。黄忠向刘备请令出战，他说：“军师庞统刚刚遇难，张任就来挑战，气势如此狂妄，黄某愿意出击，挫败他们的傲气。”刘备说：“士元身亡，锐气受锉，应该坚守营寨，不宜出战。”
这时，法正继庞统之后成为刘备军营中第一谋士，他向刘备建议，给刘璋写信劝降，尽量争取和平解决，减少兵力伤亡。刘备就令法正写信。法正在信中向刘璋陈述当前双方战场上的形势，指明刘璋面临的危机。他说：目前国事已很危急，祸害很快就要临头，卑职虽流落在外，被人憎很怨尤，仍然想极尽胸怀，以尽余忠。将军的内心，我十分清楚，实在是出于爱慕而不想失去左将军的援手，而结果变成如此，实在是左右不明白英雄处事的道理，以为可以违背信誓玩忽盟约，原因在于将军一贯意气结交顺耳悦目的人，不去为国深谋远虑。事情已经发生，又不知度量虚弱的形势，以为左将军孤军远征，没有蓄积粮草，想要以多击少，长久相峙。但是左将军的部队从关上一直打到这里，所过之处都立刻攻陷，离宫别屯、日见失陷零落。雒城虽有部队万人，都是战败之卒、破军之将，如果想要作国家存亡的战斗，双方兵将势力实在不能相比。对那些进献长期对战、等待对方粮缺的谋士来说，今天左将军营寨的防守已经安定，粮食储积囤满仓鼠，而将军土地日益减削，百姓日加困苦，敌对者增多，还要供应辽阔旷远的战线。我私下计算一下，必定会无以为继，不能再支持下去。虽然相持不战，凭险固守，依然不能应付。现在张益德率领的数万部队，已经底定巴东，进到了犍为县境内，分兵资中、德阳三路入侵，将军又如何抵御呢？夲来替将军策划的谋士，一定说这支部队深入远征，又无粮草，辎重既来不及补给，兵少又无以为继，却不知道目前荆州的通道已经打开了，兵马数量有几十倍。如果要争客主的形势，以占地的多少定胜负，今天左将军已经完全占领巴东、广汉、犍为至雒城，左将军已完全占领巴东、广汉、犍为的大半土地，巴西一郡即将平定，将军所能仰仗的只有蜀郡，而蜀郡也被占领了三分之二，吏民疲困，想造反作乱的十有八家。如果敌人距离远，那么百姓不能胜任役使；敌人一走近，那么马上就会易主了，广汉那些失陷的县城，就是明显的例子。还有鱼复和关头，实为关系益州祸福的大门，今天两扇大门都被敌人打开，坚固的城池也都被攻陷，所有的守军全被击破，将吏俱尽，而敌人数路并进，已入心腹之地，坐守成都、雒城，存亡的形势已经明白可见。这还是从外面比较所得的大略情况，其它细节，很难用文辞来表用。以卑职这样普通的才识尚且知道守土之事不可复成，何况将军左右那些明智用谋的策士，怎能看不见这个情况呢？只是他们早晚博取宠幸，为求有容身之地而取媚上级，不去深虑远图，不肯尽心贡献良计罢了。如果情势迫切，他们将各自谋求生路，要求打通关节，辗转反复地保全性命，就和今天的发现大不相同了。他们都不会为将军去效死的，而将军仍旧要自己担负起存亡的忧患。卑职虽然受到不忠的毁谤，但是内心自谓不负圣主的恩德，回想自已职分之义，实在痛心。左将军从头至尾都是夲着以往的情谊，并没有其他鄙薄的想法。依卑职愚见以为可以商量另作打算，以此保全将军的一家。
刘璋接到法正的书信，内心曾经犹豫了一阵，又在左右的劝说下，没有听从法正和平归顺的建议。
建安十九年公元二一四年，春季，守卫葭萌关的霍峻突袭围城的敌军，击斩副帅向存，一举击败围军一万余人，为刘备的前沿部队扫除了后顾之忧，刘备接到霍峻的捷报，心情非常兴奋，召集众将，会宴庆贺，并商讨进兵计划。黄忠向刘备建议说：“刘璋被周围小人所惑，看不到自己的短处和军事上的危机，只能用武力扫平讲和的障碍，进围成都，才能打破他们的幻想。目前雒城易守难攻，我们不必强攻，可用围城打援的战术，打击附近的守军，这样蜀军日益消弱，不仅把雒城陷入孤立绝地，还为进取成都开劈道路。”刘备十分赞赏，奋然说道：“将军避实击虚灵活用兵，真是良谋奇策，古代的名将也不过如此，我采用这个方案。”