迫不得已，關羽派兵往湘關搶來了吳軍的軍糧。這下，孫權被徹底激怒了。命令孫皎、呂蒙爲左右部大督。偷偷潛往前線，準備徹底撕破臉皮大幹一場。呂蒙道“軍中不可有二帥。當年周瑜、程普二人在赤壁戰後攻打江陵就差點失敗，可爲深戒。請大王將權力專付一人”孫權道“我明白了。那你就是大督，孫皎是在後接應的”
曹操在離開長安前，就已命徐晃率兵火速去救援曹仁。關羽屯兵偃城時，徐晃也率兵到了陽陵陂。徐晃以疑兵逼得關羽燒屯退走，奪得偃城，來到距樊城包圍圈三丈左右的地方紮營。部將建議一鼓作氣去解救曹仁，趙儼反對，只是射箭書到城中，告訴曹仁魏王的大軍正在趕來。同時也挖地道與城內暗通消息。
這時，孫權又面臨着一道和11年前相同的選擇題，要在曹操與劉備之間選擇一個敵人和一個盟友。這次沒有諸葛亮、周瑜、魯肅及衆文武的勸說，孫權自己親自迅速做出了決斷：聯曹抗劉！孫權寫密信給曹操，說自己願討關羽而自效，並請曹操將此事保密，不讓關羽有所察覺而防備。曹操手下衆臣也認爲應替孫權保密，但董昭卻不這樣看，認爲將此事故意泄露出去才能獲得利益的最大化。曹操也這樣認爲。於是便將這封信抄寫數份，命徐晃將信分別射進關羽和曹仁軍中。果不出董昭所料，曹仁軍中頓時信心百倍，而關羽軍中卻軍心大挫。
曹操接受桓階的建議，下令駐軍潁川郡的摩陂，爲曹仁、徐晃二軍的大後盾。又先後派出殷署、朱蓋等12營赴前線，由徐晃指揮。
關羽在圍頭、四冢二處有屯兵，徐晃決定聲東擊西，揚聲攻打圍頭屯而祕密攻打四冢屯。四冢屯即將被攻破之時，關羽親率5千步騎出戰，卻被徐晃擊退。關羽以十重鹿角也沒能擋住徐晃，最終四冢屯被攻破。傅方、胡修等人被殺。關羽只能撤圍退軍，繼續以優勢水軍控制沔水，斷絕襄陽的對外交通。
閏10月，呂蒙到達廬江郡尋陽縣，下令將戰船全部改裝爲商船，兵士身穿白衣搖櫓，晝夜兼行。在關羽設於江邊的屯候們反應過來前，全部綁起來。就這麼一路偷偷的往南郡的公安、江陵而來。
江陵守將糜芳、公安守將傅士仁一直對關羽輕視自己心懷不滿，不久前又因軍糧問題遭關羽責罵威脅。呂蒙便讓虞翻給傅士仁寫去了一封招降信，傅士仁得信即降。然後由傅士仁爲前鋒，殺到荊州州治、南郡郡治江陵城下。麋芳也開城出降。
輕鬆進入江陵城的呂蒙立即開始了善後工作：釋放于禁；撫慰城中關羽及蜀軍將士的家屬皆撫慰；派親信在城中存恤耆老，問所不足，對疾病者賜給醫藥，飢寒者賜給衣糧；對關羽的府藏財寶一無所取，全部封起來留待孫權到來後分配；嚴肅軍紀“不得妄取百姓家中財物”
呂蒙的親兵中，有一個是呂蒙的同鄉。有次大雨，他曾拿了百姓家中一個斗笠，以覆官鎧。雖然是同鄉，雖然沒有佔爲私用，雖然有種種可法外容情之處，但呂蒙仍堅持軍令不可廢，下令將這個親兵斬首。之後收其屍首，垂涕葬之。從此軍中震肅，道不拾遺。
關羽數次派使者去見呂蒙交涉，呂蒙每次都格外厚待，讓使者周遊城中，使者每次回去都會帶回一些家信，也會將呂蒙的所作所爲告訴同伴們。這下，關羽手下的士兵大多已喪失鬥志。
孫權來到江陵，荊州將吏紛紛歸附。唯有治中從事潘濬稱病不來。孫權親自至其家中探病，潘濬伏面於牀蓆，涕泣交橫。孫權取出手巾親自爲其拭淚，慰諭懇惻。潘濬這才下牀拜謝。被孫權任命爲治中，荊州軍事，一以諮之。
當時，武陵郡中有一個叫樊伷的人正在招誘諸夷，想以武陵郡重新歸附劉備。有人向孫權自薦，願率1萬人前去平定。孫權向潘濬問計，潘濬分析了樊濬這個人的才能，說只要率5千人去就足以平定。孫權大笑，便命潘濬率五千人前往，果然斬殺樊伷，平定動亂。
孫權論功行賞，封呂蒙爲南郡太守、孱陵侯，賜錢一億，黃金五百斤。封陸遜爲宜都太守、全琮爲陽華亭侯。又因大疫，下令免除荊州百姓今年租稅。
11月，劉備任命的宜都太守樊友棄郡而逃，枝江、夷道、秭歸諸縣長吏及蠻夷君長都向陸遜投降。陸遜又出兵攻打蜀將詹晏等及秭歸縣各擁兵大姓，皆得勝而歸，前後斬獲招降者以數
萬計。陸遜向孫權請得金、銀、銅印，以授予投降者。孫權加封陸遜爲右護軍、鎮西將軍、婁侯。命他屯兵宜都郡夷陵縣，守住峽口，以防蜀軍。
關羽已再也回不去江陵了，只能在當陽縣停下了腳步，之後又去到麥城。孫權遣使招降，關羽決定假降，在城上設立幡旗象人，以迷惑孫權。自己則偷偷率十餘騎逃出麥城。可惜被孫權看破，已預先命朱然、潘璋二將斷了關羽的歸路。
12月，潘璋的部下馬忠在章鄉擒獲關羽、關平父子及都督趙累等人。孫權再次招降被關羽拒絕，孫權便下令將關氏父子斬首。
12月，孫權將被劉備趕走的原益州之主劉璋接到秭歸縣，重新請他擔任益州牧。在劉璋死後，又任命其子劉闡爲益州刺史。
呂蒙立下大功，傳說中卻被關羽索命。12月，就在關羽死後不久，42歲的呂蒙也英年早逝了。孫權哀痛殊甚，下令撥三百戶爲呂蒙守墓。
後來，孫權曾對繼呂蒙之任的陸遜對他的三位前輩周瑜、魯肅、呂蒙說了這樣一番評價“公瑾(周瑜字公瑾)雄烈，膽略兼人。遂破曹操，開拓荊州，邈焉寡儔，君今能繼之。子敬(魯肅字子敬)因公瑾致達於孤，孤與宴語，便及大略帝王之業，此一快也。後曹操因獲劉琮之勢，揚言率數十萬衆水陸俱下，張子布、秦文表俱言宜遣使修檄迎之，子敬即駁言不可，勸孤急呼公瑾，付任以衆，逆而擊之。此二快也。後雖勸吾借劉備地，是其一短，不足以損其二長也。周公不求備於一人，故孤忘其短而貴其長，常以比方鄧禹也。子明(呂蒙字子明)少時，孤謂不辭劇易，果敢有膽而已。及身長大，學問開益，籌略奇至，次於公瑾，但言議英發不及之耳。圖取關羽，勝於子敬”