虽然蜀军围成数月，终于大胜一场，然而刘备却仅只欣喜了片刻便即忧心忡忡地留赵云、邓芝驻守陈仓，随后直率其余大军经散关进入陈仓古道，先命民夫去清理箕谷山道，尝试着加紧修复栈道，其余主力大军则直扑关羽军前，询问战况。
就听关羽叹道：“张颌用兵极为灵活，依山傍险，步步设垒，绝不与我军硬拼。又善于抓住战机，稍不留意就会被其反击得手。更兼山道被破坏，我军要清理山道，艰难前行，因此虽然将之堵截在了古道之上，但战局进展却十分缓慢。”
刘备道：“我军粮草已经仅能支撑一月了，大军要安然撤退也需要留足半月时间。换言之，留给我军的时间只有半个月了。倘若半月之内我军能够修复箕谷栈道或是打通陈仓古道的话，那么便还能有足够的时间从汉中调粮支应，将此次北伐继续下去。然而箕谷栈道想要修复至少也要两个月时间，我们唯一的指望就是陈仓古道了。传令下去，从今日起全军务必死战。张颌手中仅有五千兵马，我军便是用人命硬填也要把这五千敌军给吃掉。”
关羽闻言，拱手道：“陛下放心，臣一定竭尽全力，十日之内必击破张颌，否则臣甘当军法。”
当下关羽发了狠，不顾自己已经六十一岁“高龄”的事实，亲自率众冲到一线勘察地形，挥军进击。关羽平素体恤士卒，能得士兵死力。众军眼见关羽亲自来到一线，当下士气大振，纷纷死战。在关羽带头冲锋的激励下，蜀军不畏生死，哪怕是以命换命也在所不惜，在许多险要的营垒之处，蜀军几乎是用尸体铺出了一条通往曹军营垒的道路。
在这种决死冲锋的情况下，第一日关羽便前进了十六里，杀伤曹军五百余人。然而关羽麾下却也伤亡了一千五百余人，伤亡比达到了一比三。
然而关羽却似乎对惨重的伤亡视而不见，第二日依旧轮流率领麾下各部兵马努力前冲，再次顶着曹军前进了十二里。
消息传到张颌耳中，张颌不由大惊失色。要知道张颌的五千兵马被北边关羽，南边鲍庸堵截在山道之上，曹军实际控制的山道长度也才仅只八九十里，如今才两天便丢失了近三十里的阵地，照这么下去，不用五六日自己就将被全军覆没了，这让张颌如何不急？
当下张颌只得暂停攻击鲍庸，分出一千兵马阻住鲍庸，随后自率其余三千兵马连夜北上，寻到魏平，打听清楚了情况之后，当下张颌若有所思了点了点头，命分出数百兵马给魏平，其余兵马则全部退到后面，偃旗息鼓，不参与第二日的战事。
次日，张颌悄悄来到军前查看，见关羽果然领兵在一线指挥。因山道被乱石树木阻断，蜀军无法在清理道路的同时展开进攻，因此都是穿越山岭而来，在这种地形复杂的山林之中，骑兵固然无用，但步兵也难以集结。关羽身边每次带着的不过七八百人，而能投入攻击的更是仅只一二百人。
张颌从早看到晚，见关羽虽然谨慎，但每到一处营垒将要攻破的时候，便会立即亲自挥兵掩杀，即便不亲自冲杀，也会派出许多兵力，到时候其身边便只剩下数十百人了。
当下张郃点了点头。至黄昏时分，双方罢兵，魏军又退了近十里。张郃于是趁着天色未黑，亲自领着十数人勘察了附近山势，在第三道营垒的两侧山石后面布设了两座弩阵，各有十余张强弩。随后在前方山坳之中埋伏了两百名精兵，各持强弩短兵，装备十分精良。
一切安排完毕，次日，关羽再次领兵来攻。魏平得了张颌嘱咐，领兵固守第一道营垒，即便伤亡惨重也死战不退。当日双方在第一道营垒之处便各自丢下了数百具尸体。关羽眼见天色近午，而大军却推进乏力，而麾下士兵又都有些疲乏了，顿时心下有些焦躁。正心急间，忽听上方传来一阵欢呼声，关羽抬眼一看，就见自己麾下兵马已经杀进曹军营寨了。当下关羽大喜，认为机不可失，当下率领后军呐喊着杀上山坡。
眼见蜀军纷纷进营，正拼死奋战的魏平留心查看，发现关羽已经杀了进来，当下大喝一声道：“形势不妙，众军退往第二道营垒继续坚守。快，快，不要让蜀军咬住。”
一众曹军得令，纷纷往后退去。
关羽见状，生恐被曹军逃掉，当下急忙挥军追杀。双方一追一逃到达第二道营垒，曹军守兵奋勇杀出，一举将追兵的攻势遏制住了，掩护着魏平的败兵进寨。关羽落后一步，未能趁势驱赶败兵杀进敌军营垒，当下心中颇为懊恼，急忙组织兵力再次攻击曹军营垒。
这一次攻防大战又是一个多时辰，时间已经到了午后。蜀军折损极多，好不容易再次杀进了曹军营垒，这次关羽挥军急追，因生恐前锋挡不住曹军生力军的反冲锋，故而心急的关羽直接率领后军冲杀在前，欲要激励士卒奋勇杀敌，一举冲击曹军的第三道营垒。
果然，有关羽冲在最前，从第三道营垒冲出掩护魏平败兵的生力军被关羽挥刀连砍，一刀一个，劈翻十余人，众曹军士气大沮，蜀军却是士气大振，纷纷拼死奋战，跟随着关羽冲进了曹军营垒之中。
营垒建在山顶，关羽甫一进营，就听营中传来一声大喝道：“放箭！”
只听弓弦绷响之声不绝，弩箭纷纷而下，照准一马当先的关羽覆盖射击而来。关羽只顾冲杀，未及防护，再加上年纪确实大了，反应不如青壮年时候灵敏。被这一阵犹如暴风骤雨一般的弩箭射来，躲闪不及，身上连中四箭，其中一箭正中前胸，幸好被护心镜挡住，弹了开去。第二箭正中肩窝，被坎肩和护甲双重阻拦，弩矢却仍旧破甲而入，入肉半寸。第三箭射中左臂，穿进臂甲之后，弩矢的尖锋被撞钝，最后卡在了臂骨之上，这一支手臂顿时无力。
最后一箭正正射在关羽的头盔之上。幸好关羽因受伤，上身不由自主地仰了一下，那箭擦在关羽的前额之上弹飞出去，虽未对关羽造成致命伤，但巨大的力道也打的关羽一阵晕眩，躺倒在地。
左右蜀军大惊，急忙上前抢了关羽就跑，此时张颌见射伤了关羽，当即领兵呐喊杀出。与此同时，预先埋伏在山坳中的曹军伏兵也顺势杀来，奋力截断了蜀军退路。
张颌领兵四面掩杀蜀军败兵，势不可挡，蜀军拼死护着关羽后撤，被张颌挥军冲来，追杀二十余里，一连夺回了许多营寨。
幸得刘备闻听关羽重伤，大惊之下急忙领兵赶来救援，这才救下关羽，阻遏了张颌的进攻之势。
当日双方罢兵，刘备急令马忠、句扶领兵稳定阵线，随后亲自去看关羽。此时御医已经将关羽身上的弩箭拔出，清洗了伤口并包扎完毕。刘备见关羽还再昏迷之中，当下不去打扰，只拉着御医问道：“云长情况如何？”
御医道：“关将军并无生命危险，只是左臂上的一箭射将骨头射断，如今虽已正骨，但关将军毕竟六十有余，气血不如年轻人那么旺盛，只怕要多养些十日方才能痊愈。而且毕竟是受了伤，即便痊愈，今后怕也不能使用巨力。在养伤期间，务必要静心少动，以免牵动伤口，导致骨头二次开裂，到时候可就难免会对举动有所妨碍了。”
刘备闻言，这才略松了口气，当下道：“这就好！”随后转头对身旁众将道：“云长如今受伤，需要静养，你们此后都不得以军中杂务去烦扰他，违令者斩。”
众将尽皆领诺。
当夜刘备放心不下关羽，便即宿在了关羽帐中。至半夜时分，关羽悠悠醒转，转头见刘备就宿在自己旁边，当下颇为感动。刘备也满心记挂着关羽，本就睡得浅，闻听关羽动静，便即醒了过来，见关羽双目含泪地看着自己，刘备顿时笑道：“二弟总算是醒了！”
关羽道：“我轻敌兵败，以致重伤，反倒累的陛下挂怀，叫我于心何安！”
刘备道：“你我名为君臣，实乃手足，当年转战天下之时，你、我、翼德三人食则同桌，寝则同榻，本为一体，不分彼此。今你重伤，我照顾你一夜又有何妨？”
关羽感动道：“陛下真当世明主也！只是以如今的形势，若不能尽快击败张颌，则我军势必只能退兵。而即便是击退了张颌，保住了陈仓故道，陈仓故道却比褒斜道远了近一倍的距离，我军粮草运输将比以前更加困难，只怕已经无法支撑关中现有的大军作战了。陛下对此可有良策？”
刘备叹道：“我也正为此忧虑！若说从褒斜道运粮，我军能勉强撑到八月初的话，那么从陈仓道运粮，即便一路畅通无阻，我军恐怕也支撑不到六月。实在是难啊！恐怕我们即便赶走了张郃，也只得从长安撤兵，以缩短运粮的道路。将大军退入益州休养，只留少量精兵坚守陈仓、郿县，等到秋收之后，方有再战之力。”
关羽道：“我倒有一法，或可解此危局！”