建安二十四年（219年），曹操亲率大军从汉中撤往长安。
刘备大将关羽趁着襄、樊兵力空虚之际，从荆州向他的东南防线襄、樊一带发动了进攻。
曹操闻知，立刻派大将于禁率兵往救樊城。
八月，汉水流域因为天降暴雨而发生了“汉水溢流，害民人”的自然灾害。
关羽趁机乘大船进攻，擒于禁，斩庞德，乘势进军，将樊城围住。
彼时，樊城曹军只有数千人，城池被水淹没，水面离城楼仅有数尺。
曹仁率军死守，曹操又派徐晃领兵去救樊城。
九月，相国西曹掾魏讽谋袭邺城，事泄被杀，相国钟繇也受牵连被免官。
十月，曹操从关中赶到洛阳，亲自指挥救援樊城。
孙权因关羽处其上游，不愿意让关羽势力发展，且他早有攻取荆州之心。
于是，联结曹操，准备以大将吕蒙偷袭荆州要地江陵。
曹操接到书信后，将这一消息通知曹仁，命他继续坚守。
自己进至摩陂，临近指挥，又派兵十二营增援徐晃，命他反击关羽。
经过恶战，关羽败走。
不久，吕蒙偷袭江陵得手。
关羽撤往益州，途中为孙权军擒杀，孙权将关羽的首级送到洛阳。
至此，襄樊战役结束。
曹操在孙权擒杀关羽、取得荆州后，表孙权为骠骑将军、荆州牧。
孙权遣使入贡，向曹操称臣，并劝曹操取代汉朝自称大魏皇帝。
曹操将孙权来书遍示内外群臣，说：“这个小儿想把我放在炉火上烤嘛！”
曹操手下群臣乘机向曹操劝进。
曹操说：“如果天命在我，我做周文王足矣。”
建安二十五年（220年）正月，曹操还军洛阳。
同月庚子日（3月15日），病逝在洛阳，终年六十六岁，谥号为武王。
他临死前留下《遗令》，根据曹操的遗嘱，他于二月丁卯日（4月11日）被安葬于邺城西郊的高陵。
曹操死后，其子曹丕袭封丞相、魏王官爵。