双方见面后，曹操仍对韩遂表现得特别亲热。看到阎行站在韩遂身后，曹操又对他说了一句：“你应当想一想如何做一个孝子啊！”提醒阎行其父母还在许都做人质，为了父母的安全，他不应当再在叛逆的路上走下去。
当曹操在阵前出现时，关西诸将都不由得在马上行起礼来。联军中的关中人和胡人都想一瞻大名鼎鼎的曹丞相的风采，纷纷拥上前来。曹操见状，笑着对他们说：
“你们想看一看曹公吗？他还不是同你们一样，并没有四只眼睛、两张嘴巴，只不过智慧多点罢了！”
这么一说，拥上前来观看的人更多了。众人看见曹操背后铁骑五千，队伍严整，威风凛凛，精光耀日，又都不觉感到不寒而栗。
这时马超心里却打着另一个算盘。他见曹操身边只带了一个卫士，自恃颇有勇力，想猛地冲上前去把曹操抓住。但他听说许褚是曹操的侍卫，而许褚的勇猛他也早有耳闻，怀疑曹操身边的这个人就是许褚，于是向曹操发问道：
“您身边有一个叫虎侯的人在哪儿？”
虎侯，即许褚，因许褚力如虎而痴，故军中的人都叫他虎痴。曹操听了，往旁边的许褚看了看，表示这就是虎侯。这时许褚正把眼睛瞪得溜圆，紧盯着马超的一举一动。马超知道无隙可乘，只得打消刚才的想法。
几天后，曹操派人给韩遂送去一封信，信写好后又故意在上面作了些涂改，好象是韩遂改动过似的。马超等人看过信，对韩遂更加怀疑了。
曹操见离间关西诸将的计谋已经收到成效，于是限定日期与之会战。马超、韩遂无奈，只得应战。会战那天，曹操先以轻兵发起进攻，双方激战一段时间后，才命骑兵突然从两翼冲出，对关西联军形成夹击之势。关西联军因互相猜忌，不能同心协力，加之曹操在战术上作了出人意料的安排，很快被打得大败。成宜、李堪等人被杀，韩遂、马超等人逃奔凉州，杨秋逃奔安定，梁兴退保鄜城。曹操乘胜扩大战果，一举攻占了关中的大部分地区。
渭南战役是曹操在赤壁战后所取得的最大的一次胜利，战斗结束后诸将无不兴高采烈。回顾数月来的战斗，有的将领对曹操的一些部署还不理解，不由得发问道：
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第十五章平定关陇（5）
“战斗开始时敌人把守潼关，渭水北岸防守空虚，我军不从河东渡河西击冯翊，却将兵力集中到潼关，过了些日子才北渡黄河，这是为什么呢？”
曹操兴致很高，于是滔滔不绝地说了起来：
“敌人把守潼关，渭北防守虽然空虚，但如果我们出兵河东，敌人必然引兵把守黄河边上的各个渡口，我们要渡过河去那就困难了。所以，我故意把兵力集中在潼关，把敌人的兵力都吸引到这里来，黄河西岸的防守就空虚了。这样，徐晃、朱灵二将就轻易地攻占了黄河西岸。由于有了徐、朱二将的牵制，敌人无法在河西拦击，我军得以顺利北渡黄河。接着，我军又以兵车相连，立木为栅，作了一条甬道，把兵员向南推进。这样做既造成了敌方无法攻击的条件，又故意示弱于敌人。渡过渭水后，我们修筑了坚固的堡垒，敌人挑战我们不出去应战，是为了使敌人产生骄傲轻敌的心理。可笑的是，敌人不去修筑营垒，却来要求割地讲和。我答应他们求和的要求，目的是为了使他们放松戒备，我们的士兵也可以乘机养精蓄锐。最后，时机来到，我军集中力量展开攻击，就产生了所谓‘疾雷不及掩耳’的效果。用兵之道千变万化，是不能够墨守成规的！”
诸将听了，无不点头称是。此外，战事初起时，关中诸将每开到一部，曹操就显得喜形于色，诸将对这一点也不理解。曹操解释说：
“关中地域辽阔，如果敌人各自凭险据守，我们要一个一个地去收拾他们，没有一两年的工夫是不行的。现在他们自动集中到一块来了，人数虽多，却是一盘散沙，没有一个统一的指挥，我们一举便可以把他们消灭，这比一个一个地去收拾他们容易多了，我怎么会不感到高兴呢？”
诸将听了，更加表示叹服。的确，曹操不仅是从战役的角度考虑问题，而且从战略的角度考虑到了消灭关中全部敌人以占有整个关中地区的问题，眼光是相当深远的。
曹操卓越的军事指挥才能，也在这一次战役中得到了充分的展示。他知己知彼，善于发挥己之所长，攻敌之短，使敌人的优势和长处发挥不出来。正面牵制、侧面迂回、分化瓦解等战术无不运用得相当成功，从而处处陷敌于被动，将战斗的主动权自始至终牢牢地掌握在自己手里。胸有成竹，镇定自若，充满必胜信心，这种精神状态和性格修养对保证战斗的胜利也起了一定作用。（当然，北渡黄河时只留下许褚等百余人同自己一起在南岸断后，陷入极端危险的境地，带有麻痹轻敌的成分，则是并不可取的。诸葛亮后来在《后出师表》中说曹操“殆死潼关”，《三国志·魏书·许褚传》说“是日，微褚几危”，都指出了当时极有可能出现的严重后果。）这些都表明，经过官渡、赤壁等大战考验的曹操，积累了丰富的战争经验，指挥艺术更加成熟了。
当然，曹操所面对的不是象孙权、刘备那样的强劲的对手，这也是他能够得心应手地摆布敌人、比较容易地战胜敌人的一个重要原因。关西联军人数虽不算少，士兵的战斗力也并不弱，但缺乏统一领导、统一指挥，不能协调行动，团结对敌。加之曹操施行离间之计，导致互相猜疑，更影响了战斗力。马超其人，勇力有余，智谋不足，韩遂等人则更是等而下之。作为一个高级军事指挥员，其智谋比起勇力来是更为重要的东西，诚如克劳塞维茨在其《战争论》中所指出的：“指挥官的职位越高，智力、理解力和认识力在他的活动中就越起主导作用。”即使是在古代战争中，高级军事指挥员也必须善于运筹帷幄，光凭勇力是不可能在战争中取胜的。还必须指出的是，不仅马超等人自身缺乏谋略，他们身边也没有象样的谋士相助，这同孙权、刘备身边都有一个“智囊团”的情形也形成了鲜明对比。因此，他们在决战中自不免要常常被曹操算计，其失败也就是必然的了。
建安十年（205）经荀彧推荐被任命为河东太守的杜畿对保证这次战斗的胜利发挥了重要的作用。这次西征军粮就近由河东负责供应，河东不仅满足了战斗的需要，而且在战斗结束后还剩下粮食二十多万斛。曹操对此非常赞赏，特地下令给杜畿增加俸禄：
第十五章平定关陇（6）
河东太守杜畿，孔子所谓：“禹，吾无间然矣”。增秩中二千石。
“禹，吾无间然矣”出自《论语·泰伯》，意思是“对于禹，我没有什么可挑剔的了。”“增秩中二千石”，即使俸禄从太守本来的俸禄标准二千石（实际是一百二十石）增加为中二千石（实际是一百八十石）。杜畿的俸禄一下子增加了二分之一，达到了九卿的待遇标准，表明了曹操对杜畿政绩和功劳的充分肯定。
四陇上破马超
曹操打败关西联军后，率军进入长安。十月，北上征讨逃往安定的杨秋，将安定城团团围住。杨秋自知不是对手，开城投降。曹操鉴于大局已定，对杨秋采取了安抚利用的策略，恢复了他原来的爵位，让他仍然留守安定。
曹操本来打算继续西进，追击马超和韩遂，不料这时在河间爆发了以田银、苏伯为首的农民起义，波及幽、冀二州。曹操唯恐后方有失，于十二月间从安定回到长安。曹操留下夏侯渊镇守长安，任命张既为京兆尹，同时留下徐奕为丞相长史，镇抚长安，自己率领部队东归。
建安十七年（212）正月，曹操回到邺城。这时，田银、苏伯的起义已被留守邺城的曹丕派将军贾信镇压下去。一千余义军战士被迫投降，有人提出，根据军法，被包围后才来投降的人应通通杀掉。程昱不同意，认为现在形势已经发生了变化，天下已大体安定下来，不能再搬用以前的法律。曹操得知这一情况，很赞赏程昱的做法，对程昱说：
“你不仅精通军事，而且还很善于在我们父子之间处事啊！”
以往上报战果，往往把消灭的敌人一个说成十个，而这次国渊却是如实上报。曹操问为什么要这样做，国渊说：
“征讨外敌，多报战果是为了显示军威，扩大影响。河间在我们管辖地域内，田银等人叛乱，虽然我们打了胜仗，但我内心还是感到羞耻。”
言外之意，是说自己的工作没有做好，以致造成了叛乱，家丑不可外扬。曹操听了，也表示很赞赏。
曹操刚刚安顿下来，就以献帝的名义处死了马腾及其在邺城的亲属，同时处死了韩遂的子孙。考虑到阎行曾经劝阻韩遂叛乱，同时也为了进一步争取阎行，对其父母只作了关进监狱的处理。
这年七月，派夏侯渊消灭了马超盘踞在蓝田一带的势力。梁兴败逃后，在冯翊一带聚众侵扰，太守郑浑发动群众，严密防守，同时进行招抚，敌人渐渐离散瓦解。梁兴害怕了，退保鄜城，曹操派夏侯渊带兵前往，协助郑浑###，攻破鄜城，杀了梁兴。
马超逃回凉州后，重新同居住在这一带的少数民族羌、胡等部纠结一起。曹操从安定撤军时，凉州刺史韦康的参军杨阜曾建议说：
“马超象韩信、英布那样英勇，在羌、胡等部享有很高威望。大军撤回后如果不好好防守，陇上诸郡恐怕就将不属于国家了！”
曹操认为杨阜说得很有道理，但仓猝之间并未作出认真安排。
这年秋，马超果然依靠羌族的力量再次起兵叛乱，兴国氐王阿贵、白项氐王千万各率部众万余起兵响应。马超率众进击陇上郡县，这些郡县纷纷归附，唯凉州及汉阳郡的治所冀城仍坚守不动。马超率领陇右�