刘备围攻雒城（今四川广汉） 将近一年，庞统被流箭射中，不幸去世。法正写信给刘璋，向他分析当前形势的强弱，并且说：“左将军（刘备 ）自从起兵以来，对您一直心怀旧情，实在没有恶意。（大概当时人们认为刘璋依靠刘备，而刘备却反过来袭击刘璋，是刘备薄情。 ）我觉得您可以考虑改变策略，来保全您的家族。”刘璋没有回应。雒城被攻破后，刘备进军包围成都（今四川成都） 。诸葛亮、张飞、赵云也率军前来会合。
马超知道张鲁不值得与他共谋大事，而且张鲁的部将杨昂等人多次嫉妒他的才能，马超心里十分郁闷。刘备派建宁（今云南曲靖） 督邮李恢去劝说马超（胡三省注：《蜀志》记载：后主建兴三年，把益州郡改为建宁郡。李恢此时大概是益州郡督邮，史书是因为后来改了郡名才这样记载的。 ），马超于是从武都（今甘肃成县西） 逃入氐人部落，秘密写信向刘备请求投降。刘备派人接应马超，还暗中派兵支援他。马超到达后，刘备让他率军屯驻在成都城北，城中的人都十分震惊害怕。
刘备围城几十天后，派从事中郎、涿郡（今河北涿州） 人简雍进城劝说刘璋投降。（简是姓氏，鲁国曾有大夫简叔。《蜀志》记载：简雍本姓耿，后来读音讹传为简。 ）当时城中还有三万精兵，粮食和布帛足够支撑一年，官吏和百姓都愿意拼死一战。刘璋说：“我父子在益州二十多年了（汉灵帝中平五年，刘焉担任益州牧，到此时已经二十七年。 ），没有给百姓施加什么恩德。百姓们为我征战三年，很多人战死荒野，这都是因为我，（胡三省注：膏，肥沃，这里指百姓的血肉肥沃了土地。 ）我怎么能安心呢！”于是刘璋打开城门，和简雍同乘一辆车出城投降，他的部下们无不伤心流泪。刘备把刘璋迁到公安（今湖北公安） ，归还了他所有的财物，还让他佩戴振威将军的印绶（曹操之前加封刘璋为振威将军，所以刘璋仍然佩戴着这个印绶。 ）。
刘备进入成都后，摆下酒宴，犒劳士兵。他拿出蜀城中的金银，赏赐给将士们，把粮食和布帛归还给百姓。（城中公私所有的金银，都拿出来赏赐给将士；至于粮食和布帛，则归还原主。 ）刘备兼任益州牧，任命军师中郎将诸葛亮为军师将军，（胡三省注：这里的益州太守不是汉武帝所设置的益州郡的太守。汉武帝设置的益州郡，在刘蜀时期是南中地区。大概刘璋设置的益州太守和蜀郡太守都在成都城内办公。 ）南郡（今湖北荆州） 人董和为掌军中郎将，同时署理左将军府的事务（署府事，就是总领军府事务。 ），偏将军马超为平西将军（胡三省注：《晋·百官志》记载：四平将军是在战乱时期设立的。指平东、平西、平南、平北四位将军。 ），军议校尉法正为蜀郡太守、扬武将军，裨将军、南阳（今河南南阳） 人黄忠为讨虏将军，从事中郎麋竺为安汉将军（汉代大将军府设有从事中郎，职责是参与谋划。 ），简雍为昭德将军，北海（今山东昌乐西） 人孙乾为秉忠将军（安汉、昭德、秉忠，都是刘备设置的将军名号。 ），广汉（今四川广汉） 县长黄权为偏将军，汝南（今河南平舆北） 人许靖为左将军长史，庞羲为司马，李严为犍为太守，费观为巴郡太守，山阳（今山东金乡西北） 人伊籍为从事中郎，零陵（今湖南永州） 人刘巴为西曹掾，广汉（今四川广汉） 人彭羕为益州治中从事。
当初，董和在益州任职时，清正廉洁、公正无私，深受百姓和少数民族的爱戴与信任，被蜀地人推崇为循吏，所以刘备举荐并任用了他。刘备从新野（今河南新野） 逃往江南的事情，在六十五卷十三年有记载。当时荆楚地区的众多士人纷纷追随刘备，然而刘巴却独自北上，投奔了魏公曹操。曹操征召他为属官，派他去招纳长沙（今湖南长沙） 、零陵（今湖南永州） 、桂阳（今湖南郴州） 三郡。恰逢刘备攻占了这三郡，刘巴的任务没有完成，他想取道交州（今广东广州 ）返回京城。当时诸葛亮在临蒸（今湖南衡阳 ，沈约说：东吴设立衡阳郡，临蒸县属衡阳郡。大概是东吴所设置的。《水经注》记载：蒸水发源于衡阳重安县西邵陵县界的耶姜山，向东北流经临蒸县北，向东注入湘江，那个地方叫做蒸口。 ），写信邀请刘巴，刘巴没有答应，刘备对此深感遗憾。刘巴于是从交趾进入蜀地，依附刘璋。等到刘璋迎接刘备入蜀时，刘巴劝谏说：“刘备是个厉害的人物，让他进来肯定会带来危害。”刘备入蜀后，刘巴又劝谏说：“如果让刘备去讨伐张鲁，这就像是把老虎放回山林。”刘璋没有听从，刘巴便闭门称病。刘备攻打成都时，下令军中：“有谁敢伤害刘巴，我就诛他三族。”等到得到刘巴，刘备十分高兴。当时益州的郡县大多都望风归附刘备，只有黄权紧闭城门坚守，直到刘璋投降，他才肯归降。于是，董和、