黄忠说：“张任驻兵城外，见我军长日不出，彼军必然懈怠而缺乏准备，今夜可以分兵劫寨，胜过白天作战。”建议当即得到刘备的同意，由黄忠率部去右路，魏延率部去左路，刘备自取中路。
当夜二更时分，三路军马一起出发，进至敌军营寨，张任果然没有准备，黄忠率军冲进大寨，四处放火，顿时营区烈焰腾空，蜀兵惊慌奔走。张任组织人马奋力抵抗，企围扭转战局。刘循在雒城看见城外火光，知道张任的营寨出事，急忙派兵接应。张任得知刘备在西面指挥进攻，他命令吴兰率兵迎战黄忠，雷铜率兵迎战魏延，自己引兵迎战刘备。黄忠看到营区火势凶猛，不利交战，暂时向东撒退。吴兰以为黄忠败退，立刻追击。黄忠撤到营外空地上，随即回马转攻，势如摧山填河，吴兰抵挡不住，只得率部投降。
与此同时，魏延击败雷铜的部队，并将其收降。黄忠和魏延又分路夹击张任，连批收降蜀兵，张任损兵折将，被迫退进雒城。
雒城上空战云密布，旌旗随风漫卷。刘璝对张任说：“形势非常危急，我们必须决一死战，确保成都的安全。今日兵马虽然丧失，张将军不必忧虑，我派人去成都告急求援。”张任说：“这次营寨遭到袭击，是我的失误，我一定整兵再战，将功折罪。”刘璝担忧地说：“我军新败，只宜坚守，不能出战。”张任大气凛然地说：“尽管雒城易守难攻，我也要主动出击，壮扬益州军队的威风。”刘璝说：“刘备的将士一向作战勇猛，接连取胜，实在不好对付。”张任胸有成竹地说：“我要用计谋和有利地势争取胜利，首先抢占雁桥一带，那里可以进可攻退可守，还能埋下伏兵，并且有水路支援，真是一个用兵的好地方。如果刘备攻城，我就袭击他们的后路，我若在雁桥发生危险，城内再出兵助战，这样造成前后夹击的形势，可保雒城，可获大胜。”刘璝说：“那就按这个计划行动吧，如果你遭到刘备的攻击，由刘循公子守城，我引兵出城助战。”
这时，张飞和赵云两路人马奉命开到雒城会合，协同作战。刘备调兵遣将，对雒城一带施行战略包围。黄忠奉命驻防雒城东北方向金雁桥边，这条河是雒城外围第一道河，雁桥横跨河面，连接着内外的道路。黄忠先绕河观察地势，发现这里依山傍水，草茂林密，是用兵布阵的险要地带，料到张任必来抢占，应该提前安排兵力。他当夜回到中寨，向刘备报告情况。刘备连夜进行布署战备行动，他对黄忠说：“根据你提供的情报，可在雁桥一带设下伏兵，第一是据守险要，第二是预备伏击蜀军。在距离金雁桥南五六里的地方，南岸都是芦苇蒹葭，你可以驻兵埋伏，另派魏延领一支兵马驻防左边，配合作战。”刘备又传令张飞率部截断雒城至雁桥之间的道路，随时伏击敌军。又令赵云驻防桥北，配合围击张任。
刘璋命张翼率部来到雒城助战，张任命他协助刘璝守城，自率主力前队，浩荡出城，直取雁桥。
刘备驻守雁桥的一支兵马依计后退过桥，张任乘势追击，过了金雁桥。刘备亲自率军冲杀过来，张任知道中了埋伏，急忙回军，发现雁桥已被折断，随即向北撤退，只见赵云一军隔岸排开，水路已被控制，就往南绕河而走，急行五里，来到芦苇丛杂之处，道路极其狭窄，埋伏左边的魏延突然从芦苇中杀出，部下都用长枪乱戳，袭击蜀军步兵。张任带领骑兵从芦苇丛中踏出一条路，疾蹄逃跑。黄忠率部伏在芦苇里，前队士兵使用长刀专砍坐下马，骑兵全部倒落地上，到处乱窜，芦苇丛中伏兵重重叠叠，将四散逃生的骑兵收捕生擒。张任的步军冲过左路伏击线以后，跑到这里，听到四处喊杀之声，吓得不敢再进。黄忠乘势传达投降不杀的号令，蜀军步兵全部投降。张任领着数十骑窜出芦苇丛向一条山路逃走，正遇守伏此地的张飞，急忙转身逃走，张飞率兵一拥而上，将张任一举生擒。
张飞押解张任来到中军大帐，交给刘备发落。刘备对张任说：“蜀中诸将总是望风而降，你为何屡次抵抗？听说你忠君爱国，为何不能随我去讨伐国贼？”张任怒目而视，愤然说道：“忠臣岂能再事二主？张某既然跟随刘牧，怎能再随左公？刘牧下令抵抗，张某只能遵命力战。”刘备不忍杀掉，准备暂时软禁在后方，以备任用。可是张任宁死不降，他说：“今日左公即使迫降，明日张某也要反叛，请赶快处决，不必拖延时日。”刘备只好下令将他斩首。
夏季四月，刘备扫除了雒城的全部外援，率众再攻雒城，令黄忠、魏延围攻东门一线，张飞、赵云攻打西门一线。因为南门一带都是山路，北门临近涪水，因此不用包围，给守军放一条生路。黄忠陪同吴懿为前部，釆取先礼后兵、争取和平解决的策略，准备劝刘璝投降。吴懿来到雒城门下，喊刘璝谈话，刘璝一听吴懿来到，立即登上城楼，厉声质问：“你和刘牧夲有亲戚关系，危难关头，命你带兵防守锦竹，你竟然率部投降，充当叛贼，有何脸面来跟我谈话。”吴懿温和而又平静地进行劝导，向他讲解刘备的仁政安民的英明大度和兴复汉室的雄图大略，并且说明刘备进驻益州的联兵计划和发生冲突的真实内幕，劝他认清形势，弃暗投明。刘璝一听，竟然破口大骂：“你充当反贼，还想拖我下水，让我也背上黑名，那是做梦妄想。”黄忠厉声说道：“吴懿、费观两人都是刘益州的亲戚，奉命迎战，但他们一旦遇见左将军，马上率部投降，这并不是迫于兵势，也不是卖主求荣，而是看到左将军的英明伟大，发现刘益州的暗弱短见，不忍心再让益州混乱不堪，想拥护英主治理益州，作为讨伐国贼的基地，他们归顺是正义的感召，英明的壮举。”刘璝说：“我为人处事自有主见，不用你来指点。”黄忠语意未尽，又说：“你身为刘姓同宗，应当为汉室尽忠效力，现在天子蒙难许都，左将军联合各路勤王诸侯讨伐曹操，请你以汉室大业为重，跟左将军干一番事业，也能光宗耀祖，青史留名。不要向张任、冷苞、邓贤那样顽固不化，死得毫无价值。”刘璝依然执迷不误：“我眼里只有刘益州，不管天子在哪里，更不能容纳刘备。”黄忠向他发出最后通谍：“你如果执意不降，黄某就要攻城了，你要为全城军民考虑一下，不要因为你个人意愿给军民带来灾难。”刘璝加大了口气：“我要带领全城军全部战死，也要表达保主守城的忠心。”忽见城上将领张翼，快步来到刘璝面前，庄重说道：“你不分是非明暗，不知高低正邪，只会祸国殃民，留你何用？今日张某要除暴安良，弃暗投明。”说完拔剑砍翻刘璝，当即开门投降。刘循闻讯慌忙上马，逃出城外，向成都奔驰而去。