荆州东扼江东，北控江北，号称“天下中心”，是曹操、刘备、孙权三大集团军事角逐的战略核心地带。

211年(建安十六年)十二月，刘备率数万将士溯江西上，向益州进军，留诸葛亮、关羽、张飞等镇守荆州。214年(建安十九年)夏，由于刘备在益州进攻雒城的军事行动中受阻，调诸葛亮、张飞、赵云率兵增援。关羽受命总督荆州，全权负责荆州军政事务。在刘备西进四川期间，关羽在荆州担负着北拒曹军、东防孙权的军事重任，同时还兼有治理和稳固荆州，为刘备西进提供后勤保障的使命。关羽在荆州兢兢业业、恪尽职守的经营，为刘备西进战略成功实施作出了巨大贡献。

215年(建安二十年)，孙权得知刘备已攻取益州，于是欲将荆州收归己有。在诸葛瑾斡旋未果之后，孙权未与刘备协商，即任命长沙、零陵、桂阳三郡长吏，结果被关羽全部驱逐而走。孙权闻讯大为震怒，决定诉诸武力解决。他一方面派吕蒙带领鲜于丹、徐忠、孙规等率兵2万，攻击长沙、零陵、桂阳三郡；另一方面命鲁肃统兵万余屯驻巴丘，防御关羽；自己则坐镇陆口调度诸军。刘备深知荆州之重，留诸葛亮镇守成都，自己亲率5万人马回到公安，驻扎江北，并命关羽领兵3万进至益阳境，在长江两岸对孙权形成阻击之势。孙权也相应重新作了部署，使鲁肃率领万人由巴丘趋屯益阳，同时急召吕蒙等自零陵转到益阳一带，准备在益阳迎战关羽。吕蒙接到孙权“急还助肃”的信后，秘而不宣，设计诱降了零陵太守郝普，使东吴实际上控制了长沙、零陵、桂阳三郡，“因引军还，与孙皎、潘璋并鲁肃兵并进，拒羽于益阳”(《三国志·吴主传》)。此时，鲁肃曾邀关羽相见会谈。《三国志·鲁肃传》记述，这次会谈地点在两军之间，且各驻兵马在百步之外，“诸将军单刀俱会’’。会见时，鲁肃首先发话；责备对方：“国家(指东吴)区区本以土地借卿家者，卿家军败远来，无以为资故也。今已得益州，既无奉还之意，但求三郡，又不从命。”此时关羽一方座上一人说：“夫土地者，惟德所在耳，何常之有!”鲁肃厉声呵之，关羽操刀起立，说：“此自国家事，是人何知!"随即回答鲁肃的责难：“乌林之役，左将军(刘备)身在行间，寝不脱介，戮力破魏，岂得徒劳，无一块壤，而足下来欲收地邪?”谈判不果而终。这就是后来文学作品中广为演绎的关公到吴方“单刀赴会"。孙权见势，速令吕蒙赶往江北增援鲁肃。双方剑拔弩张，战争一触即发。此时，恰遇曹操进兵汉中攻取张鲁。刘备审时度势，为避免腹背受敌、两线作战，决定与孙权和谈。双方议定，以湘水为界，长沙、江夏、桂阳属孙权；南郡、零陵、武陵归刘备。至此，孙、刘两家的荆州之争暂告一段落。

经过此次荆州之争，关羽在其后数年内，大力加强荆州的军事防卫。一方面，在东面建筑了坚固的江陵南城，增建内外瓮城；另一方面，大规模扩充军事力量，在积聚军资战具，提高部队战斗力的同时，制造大批舟船，加强水军训练。另外，还派人联络、发动曹魏境内反曹势力，蓄势待发，以便北伐时形成里应外合之势。关羽镇守的荆州军事实力空前强大。关羽镇守荆州期间，孙权曾派诸葛瑾与其和亲，“为子索羽女”，但遭到关羽拒绝。在镇守荆州期间，关羽曾刮骨疗毒。《三国志·关羽传》记述：“羽尝为流矢所中，贯其左臂，后创虽愈，每至阴雨，骨常疼痛。医曰：“矢镞有毒，毒入于骨，当破臂作创，刮骨去毒，然后此患乃除耳。’羽便伸臂令医劈之。时羽适请诸将饮食相对，臂血流离，盈于盘器，而羽割炙引酒，言笑自若。”

刘备在击退曹兵，乘势夺取汉中之后，于219年(建安二十四年)七月，称王建国，自立为汉中王，大封群臣，封关羽为前将军，张飞为右将军：马超为左将军，黄忠为后将军，另以赵云为翊军将军。与此同时，在刘备、诸葛亮的授意下，关羽为配合刘备夺取汉中后的部署，实现汉中与荆州的战略衔接，留南郡太守糜芳守江陵，将军傅士仁守公安，以防孙吴，自己率主力部队北上进击襄阳、樊城。战役之初，关羽所部势如破竹，所向披靡，很快就把曹仁包围在汉水北岸的樊城。曹仁据城坚守，以待增援。不久，曹操即遣于禁、庞德等率七军驰援樊城曹仁。不料天降暴雨，连绵十余日，汉水泛滥，平地水五六丈，关羽率军乘势攻击。结果，遭遇洪水的于禁、庞德七军溃败，约3万兵马被关羽俘获，于禁投降关羽，将军庞德被斩。当时，庞德“乘小船欲还(曹)仁营"，但小船被水打翻，庞德“独抱船覆水中，为羽所得’’。关羽劝其投降，说：“卿兄在汉中，我欲以卿为将，不料天降何为?"庞德立而不跪，厉声大骂，遂被杀(《三国志·庞德传》)。消灭于禁所部后，关羽重兵围困樊城，使之内外断绝，粮草不济，危在旦夕。而此时曹操统治地区的“梁、郏、陆浑群盗或遥受羽印号，为之支党”，对曹操形成严重威胁，关羽“威震华夏”，曹操大为恐慌，乃“议徙许都以避其锐”(《三国志·关羽传》)。关羽个人的军事功绩也达到最为辉煌的时刻，成就了他“威震华夏”的英名。

曹操见形势危急，又令徐晃督大军助曹仁解围。同时，派遣殷署、朱盖等十二营统归徐晃指挥。关羽率部与徐晃激战于樊城之北，因兵力悬殊，命刘封、孟达增援，二人拒命不援。关羽军被迫从樊城退至围头、四冢，留水军据守汉水。

曹操在派兵增援曹仁的同时，接受司马懿和蒋济的意见，作出了联吴合击关羽的决策。《三国志·关羽传》记述：“司马宣王、蒋济以为关羽得志，孙权必不愿也，可遣人劝权蹑其后，许割江南以封权，则樊围自解。曹公从之。"孙权本来就视关羽为主要威胁，必欲除之而后安，得到曹操“许割江南以封权”的承诺，便立即回信给曹操，“乞以讨羽自效”(《三国志·吴主传》)。孙权、吕蒙还施放烟幕，先是吕蒙诈病，孙权召还吕蒙养病，派陆逊代蒙；继而陆逊写信给关羽，赞扬关羽樊城一战，于禁投降，“小举大克，一何巍巍!敌国败绩，利在同盟”，“于禁等见获，遐迩欣叹，以为将军之勋足以长世”，并自称“书生疏迟，忝所不堪，喜邻威德，乐自倾尽，虽未合策，犹可怀也。倘明注仰，有以察之。”关羽读了陆逊的信，“意大安，无复所嫌”。陆逊却向孙权“具启形状，陈其可擒之要”(《三国志·陆逊传》)。

孙权、吕蒙看到时机已经成熟，便向荆州发动偷袭。《三国志·吕蒙传》记述，吕蒙到达寻阳，尽伏其精兵于船舱中，使摇橹的兵士穿着白衣，扮作商人，昼夜兼程，抵达关羽设置的哨所兵营后，突然袭击，神不知鬼不觉地占领了阵地，所以关羽一点消息也没有得到，吕蒙便进抵南郡。

正当关羽军与徐晃军酣战之时，吕蒙乘荆州后方空虚，偷袭公安，守将傅士仁降吴。至江陵，麇芳也投降了，关羽妻室及部队尽被吴军俘获。傅士仁、糜芳因为关羽围樊时供给军资不及时，关羽曾警告要治他们的罪，他们害怕治罪，所以不战自降。关羽闻南郡失守，率轻骑南还。此时，孙权又派陆逊攻克宜都，占领秭归、枝江、夷道诸地，屯驻夷陵，守峡口以防备蜀军。关羽军南下途中，得知江陵已失，便率少量部队退至麦城，孙权又令朱然、潘璋设伏，断其后路。当年农历十二月，关羽、关平与属下十余骑在临沮县(今湖北省远安县)被吴军潘璋的司马马忠等截获，关羽、关平被杀。至此，荆州蜀军全部覆没，荆州三郡被孙吴占领，一代英武之将关羽也走完了他的人生路程。

关羽荆州之失大致有四个方面的原因：一、曹魏方面为抵御关羽部北上，调遣、集结了重兵，使交战双方力量对比悬殊甚大；二、孙吴背盟，偷袭后方，使关羽部陷入腹背受敌、孤立无援之境；三、西蜀方面对关羽此次北伐的战略策应不足，使曹魏可以集中优势兵力对付关羽；四、关羽平素对官员的矜傲态度，致使麋芳、傅士仁等在关键时刻临阵投敌；刘封、孟达则见危不救。

关羽壮别人世后，孙权既感大患已除，又感事情严重，他为了表明自己是奉曹操之命而袭杀关羽的，便把关羽的首级送给曹操，而“以诸侯礼葬其尸骸"(《三国志·关羽传》注引《吴历》)。曹操识破孙权之计，厚葬关羽首级于洛阳。

刘备闻知荆州已失、关羽被杀的消息，十分悲愤。他追谥关羽为壮缪侯，由关羽之子关兴嗣爵。221年(魏黄初二年)四月，即关羽死后2年多，曹丕称帝建魏后半年，刘备即蜀汉皇帝位，建元章武。七月，刘备率大军“东伐”，蜀吴之间复仇与反复仇的夷陵犹亭之战爆发。刘备取得初战胜利，长驱直进，结果却在獍亭兵败，仓皇遁归，于223年(章武三年)病故于白帝城。

关羽以其忠诚不贰、侠肝义胆、光明磊落、武艺超群、能征善战、功勋卓著，赢得了人们的尊敬和崇拜。他的同代人和敌手对他称誉有加，孙吴吕蒙称“斯人长而好学，梗亮有雄气”；陆逊称关羽“当世雄杰”。曹操谋臣程昱称“关羽、张飞皆万人之敌也”。

唐代名臣虞世南颂关羽：“利不动，爵不絷；威不屈，害不折；心耿耿，义烈烈；伟丈夫，真豪杰；纲常备，古今绝。”山西运城的解州关帝庙中有“精忠贯日"、“义薄云天"等题额，都是对关羽人生的高度颂扬。