建安二十三年（218）春，占据蜀地的刘备向汉中发动正式进攻，同时也不忘先向武都地区派遣部队，张飞、马超、吴兰等人奉命屯兵于下辩。虽然此时汉朝犹在，蜀汉与曹魏均未建立政权，但这次交锋也可看作蜀汉第一次意图夺取曹魏的武都郡。

下辩是武都郡的郡治所在，刘备派出的将领阵营可谓强大，其中最有影响力的便是甚得羌、胡人心的马超，即利用马超的影响力发动武都地区的少数民族起事，给驻守武都的曹洪乃至驻守汉中的魏军带来压力。战事初期，马超军进展顺利，“（武都）氐雷定等七部万余落反应之”[2]；张飞又率军驻守固山（今成县南之山）声言切断曹洪军之后，武都郡势在必得。不过，魏军中也有智谋之士，张飞的虚张声势被曹操之侄、参军曹休识破，曹洪听从曹休建议，趁蜀军尚未集结之际先行向军力较弱的吴兰发起进攻，斩其将任夔等人，吴兰与部下雷铜被迫撤至东南方向的阴平郡境内，又被支持曹魏一方的阴平氐人首领强端斩杀，首级也被强端献给魏军，张飞、马超于三月退走。蜀汉于建国前首次在对武都、阴平等地的进攻中损兵折将，以失败告终。

马超等人攻取武都的军事行动虽然失利，但这也仅仅是一场从属于汉中争夺战的前哨战与附属战。在马超等进军的同时，刘备率领主力也向汉中展开攻势，与曹魏大将夏侯渊、张郃等人交手。双方交战一年有余，建安二十四年（219）正月，刘备军取得大捷，黄忠斩杀夏侯渊及益州刺史赵颙等人。魏军主将阵亡，曹操亲率大军于三月赶赴汉中增援，刘备军敛兵据险，不与交锋，魏军方面“积月不拔，亡者日多”[3]。迫于无奈，曹操在将夏侯渊残部救出后，最终于五月放弃汉中，全军退还。

汉中弃守，武都势必难保。为了防止日后刘备占据武都联合氐人，曹操问计于雍州刺史张既。张既在几年前曹操攻占汉中时就曾进言，建议拔汉中民数万户补充长安及三辅地区，此次又向曹操进言曰：(www.daowen.com)

可劝使北出就谷以避贼，前至者厚其宠赏，则先者知利，后必慕之。（《三国志·魏书·张既传》）

曹操再次采纳张既的计策，令张既前往武都，迁徙氐人五万余户出居扶风、天水界。

不过，刘备在夺取汉中之后，只是遣刘封、孟达向东攻取上庸郡，打通汉中与荆州之间的联系，随即又遭逢荆州丢失、伐吴惨败等重创，终其驾崩也未向武都用兵，武都郡直至诸葛武侯第三次北伐时才正式被纳入蜀汉疆域。