公元213年(建安十八年)，刘备入蜀助刘璋防御张鲁，张飞、赵云、诸葛亮与关羽共守荆州。
公元214年(建安十九年)，刘备与刘璋决裂，军师庞统中流矢身亡，刘备乃召张飞、赵云、诸葛亮入川支援，荆州只留关羽驻守。刘备平定蜀地后，以关羽董督荆州事，[8]授权掌管荆州地区刘备控制的部分，包括荆州南部四郡和从东吴借来的南郡治所江陵和附近的公安，关羽事实上镇守荆州五郡(南郡、长沙郡、零陵郡、武陵郡、桂阳郡)。
公元215年(建安二十年)，孙权知道刘备已夺得益州，希望取回荆州。刘备却说:“当得到凉州时，便会把荆州交还。”孙权对此十分怨恨，便派鲁肃索要荆州。孙刘两方的将领在阵前“单刀会”，据理相争但最终不欢而散。孙权命吕蒙准备进攻荆州南部，鲁肃将万余人马于益阳牵制关羽，刘备从益州带兵回援。时关羽号称有三万人马，自选五千精锐准备从上游渡河，吴将甘宁率领一千人前往驻守，关羽得知后就没有过河，在河对岸扎营，这个地方后来称为“关羽濑”。此时，曹操进取汉中的张鲁，刘备便迅速和孙权修和，协议平分荆州，即分荆州的江夏郡、长沙郡、桂阳郡属于孙权，分荆州的南郡、零陵郡、武陵郡属于刘备，这就是三国史上著名的湘水划界。[4]
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公元218年(建安二十三年)，江夏太守文聘与乐进进击寻口，关羽率军
前往将文聘与乐进击退，并乘胜派遣偏将率军北征，所杀甚众，曹操对此感到非常忧虑。同年，太医令吉本，少府耿纪，司直韦晃等人谋反，但不久事情败露，几人被曹操所杀，曹操于是召曹仁为征南将军，讨伐关羽。曹仁屯樊期间，大肆征调徭役，南阳郡一带军民苦不堪言，宛城太守侯音与卫开于是劫持太守东里滚造反，与关羽联合。曹仁率军前往平乱，攻破宛城，将侯音斩杀，并屠城。
公元219年(建安二十四年)，刘备军与曹操军相争汉中，魏将夏侯渊被刘备大将黄忠所斩，曹操亲提大军来争汉中，却于汉水之战被赵云击败，粮草被劫，曹操无奈只得退出汉中，并迅速命令曹仁与庞德进攻荆州的关羽，关羽反守为攻，进围樊城。魏将庞德亲与关羽军搏战，引箭射中关羽额头，关羽军大震。
曹仁趁关羽军军心不稳之际，率军进攻关羽，关羽激励将士，推锋必进，劝率士卒，大破曹仁于沔水，曹仁的部队被打的溃不成军，水军更是全为关羽所歼灭。曹仁于是派遣庞德屯兵于樊城以北十里，并修书与曹操请求援军。曹操于是派遣于禁率领七军(约数万)前来救援。
曹仁被围数月，于禁前来救援，关羽军稍退，与于禁军相持。建安二十四年八月，天降大雨十余日，汉水因此暴涨，关羽因掘江堤以大水灌于禁军，于禁军虽在平地，却被水淹五六丈，于禁七军都被淹没，于禁只与诸将登高望水，无所回避，关羽乘大船进攻于禁，于禁投降。曹操得知于禁投降的消息非常惊异。
关羽乘船进攻庞德军，庞德的军队大多投降关羽，庞德寡不敌众，最后被关羽所擒，庞德的兄长在蜀汉汉中为官，关羽因此想要劝降庞德，但是庞德大骂不肯降，关羽于是将其斩首，并厚葬。[15]而此时陆浑民孙狼因为受苦于曹操徭役，叛上作乱，南附关羽，遥受关羽印号，为之支党，曹操所置荆州刺史胡修、南乡太守傅方也都投降关羽，关羽的声势一度威震华夏。
关羽乘胜对樊城发起猛攻，樊城进水，城墙崩塌，而曹仁的守军也因为多次战败而大量削减，只剩下几千人，樊城被围数重，外内断绝，粮食也快被吃完，众将都惶恐不安。曹仁在满宠的劝说下，与将士们盟誓，以死守城。
关于对于关羽的评价。
陈寿评曰:“关羽、张飞皆称万人之敌，为世虎臣。羽报效曹公，飞
义释严颜，并有国士之风。然羽刚而 自矜，飞暴而无恩，以短取败，理数之常也。”
温恢:“关羽骁锐。”
吕蒙:“斯人长而好学，读左传略皆上口，梗亮有雄气，然性颇自负，好凌人。”“今东西虽为一家，而关羽实熊虎也，计安可不豫定？”
诸葛亮:“孟起兼资文武，雄烈过人，一世之杰，黥、彭之徒，当与益德并驱争先，犹未及髯之绝伦逸群。”[21]
郭嘉、程昱称关羽、张飞:“万人敌”
刘晔称关羽、张飞:“勇冠三军”
周瑜称关羽、张飞:“熊虎之将”
傅干称关羽、张飞:“勇而有义，皆万人之敌，而为之将。”
廖立:“是羽怙恃勇名，作军无法，直以意突耳，故前后数丧师众也。”
关羽像
关羽像
杨戏:“关、张赳赳，出身匡世，扶翼携上，雄壮虎烈。藩屏左右，翻飞电发，济于艰难，赞主洪业，侔迹韩、耿，齐声双德。交待无礼，并致奸 慝，悼惟轻虑，陨身匡国。”
《晋书》:“晋刘遐每击贼，陷坚摧锋，冀方比之关羽、张飞。”
《魏书》:“崔公，古之关张也。”
陈亮:“夫关羽好勇而无谋，恃气而骄功，此其势甚易谲也。”
陈元靓:“剑气凌云，实曰虎臣。勇如一国，敌万人。蜀展其翼，吴折其鳞。惜乎中勇，前后绝伦。”
王夫之:“吴、蜀之好不终，关羽已死，荆州以失，曹操以乘二国之离，无忌而急于篡，关羽安能逃其责哉？羽守江陵，数与鲁肃生疑贰，于是而诸葛之志不宣，而肃亦苦矣。肃以欢好抚羽，岂私羽而畏昭烈乎？其欲并力以抗操，匪舌是出，而羽不谅，故以知肃心之独苦也。”