赤壁之战后，刘备在诸葛亮的协助下，乘胜积极扩张自己的势力。刘备带兵占领了荆州南部的武陵、长沙、桂阳、零陵四郡，任命诸葛亮为军师中郎将，治理长沙、桂阳、零陵三郡，以三郡的人力和物力，扩充了刘备的兵力，充实了他的军饷。这时周瑜也击败了曹操的部将曹仁，占据了江陵。
为了加强孙权和刘备的联盟，在鲁肃的建议下，孙权还把自己已占据的江北的南郡，转借给刘备，这就是所谓的“借荆州”。同时，孙权还把他的妹妹嫁给刘备，双方结为亲家。
刘备在荆州巩固了自己的地盘后，就准备按照诸葛亮“隆中对”的策略，进占益州。而恰巧在这个时候，占据益州的刘璋派人来请刘备。因为这时曹操削平了割据西北的军阀马超和韩遂，占领了关中地区，还准备进攻益州北方的汉中，刘璋受到曹操的威胁，非常害怕。这时刘璋的内部矛盾重重，他的两个部下张松和法正，早已暗中和刘备勾结，准备在刘备进攻益州时作内应。他们见刘璋在曹操势力的威胁下惶恐无主见，就乘机劝刘璋说，刘备和你是同族，而和曹操是仇敌，如果请刘备来益州，协助你先曹操而占领了汉中，曹操也就不敢进攻益州了。刘璋受骗，同意了这个办法，他派法正去请刘备，刘备听了正中其怀。就命诸葛亮镇守荆州，自己亲自率兵数万，到了益州。
刘备到了益州后，受到刘璋的欢迎，给他的军队补充了很多物资，让他去攻打汉中。但是刘备的军队行到葭萌（今四川昭化县）就停止不前，在当地作起争取人心的工作来了。这时张松为刘备作内应的事也被人揭发，刘璋下令杀了张松。刘备乘机占领了涪城（今四川绵阳县），并派人通知诸葛亮，要他火速领兵西上，与刘备合兵取益州。诸葛亮让关羽留守荆州，自己领兵沿江西上，占领了巴东（今四川奉节县）。到刘备攻下雒城（今四川广汉县），进围成都时，诸葛亮率领的军队也已到达成都附近，与刘备的军队会师了。在刘备和诸葛亮合围成都的情况下，刘璋无力抵抗，只好投降。刘备顺利地占领了益州。
在刘璋统治益州期间，法制废弛，官吏腐败，外来人与当地人的矛盾很尖锐，所以政局长期不稳定。刘备占领益州后，就任命诸葛亮为军师将军，全面整顿益州的政务。诸葛亮颁布了一些法令和条例，也就是所谓的“蜀科”，严格地加以执行，对那些横行不法的人，不管他是什么地位的人，也不管是“土籍”还是“客籍”，都严肃认真地以法制裁，这样益州的社会秩序很快就得到好转。对于任用官吏，也不分亲疏，都量才加以重用。对于原来刘璋手下的官员，如益州太守董和，他为官正直清廉，刘备派他为掌军中郎将，让他和诸葛亮一起管理将军府事务。刘璋的广汉长黄权，曾劝刘璋不要请刘备入蜀，后来又坚决抵抗过刘备的军队，但刘备也没有忌恨他，仍封其为偏将军。对刘璋排挤打击的人，也一一加以录用。这样也就稳定了统治阶级内部，团结了刘璋的部下，使刘备在益州的统治稳定下来。
占据益州，夺取汉中，然后再进攻长安，这是诸葛亮在“隆中对”中的主要战略思想。现在既已占据丁益州，下一步就是如何夺取汉中了。
汉中地处四川北部和陕西的交界处，四周环山，中间土地肥沃，具有重要的战略地位。曹操占据了汉中，益州的北方就无险可守，刘备就会处于挨打的地位;刘备占据了汉中，不但在益州北方建立起一道防卫的屏障，而且可以成为北上进军的跳板和前沿阵地。但当刘备占据了益州之后，汉中已被曹操占领，他派原来驻守长安的大将夏侯渊来镇守汉中。
当刘备在益州的统治稳定下来后，就决定于公元217年亲率大军攻取汉中。他让诸葛亮留在成都，负责后方的粮草供应。刘备的军队在阳平关，与夏侯渊的军队相持不下。刘备要诸葛亮派增援的军队，诸葛亮因益州所留兵力不多，怕都增援了后方出事。他征求部下杨洪的意见，杨洪说：汉中是益州的咽喉，如果占领不了汉中，益州也保不住，应该发兵打赢汉中这场战争。诸葛亮接受杨洪的意见，立即发兵增援阳平关，在定军山一战，夏侯渊大败，曹操被迫撤出了汉中。后来曹操曾亲自率兵想再次收回汉中，但没有成功，因而曹操的防线不得不收缩到长安。而汉中却成了刘备后来进军北上的前线阵地。
刘备占领汉中以后，势力发展到高峰。这时他手下的文臣武将一百二十人，联名拥立刘备为汉中王。刘备当汉中王的仪式是在沔阳（今陕西勉县）举行的。他当了汉中王以后，就立刘禅为王太子，由军师将军诸葛亮总理军国大事，实际上就是丞相的权位。