大约在刘备与刘璋相持于雒城前后，即建安十九年（214年）夏天，孙权突然发动了皖城战役，进攻曹操任命的庐江郡太守朱光。朱光在庐江郡广开稻田，眼看水稻将要收获，吕蒙建议孙权必须消灭他，否则待到水稻大丰收，他的势力必然倍增，孙权接纳建议。
皖城（今安徽潜山）城防坚固，孙权手下将领们认为应该堆积攻城的土山，准备攻城器具，才能拿下皖城。当时连续多天大雨，吕蒙认为大雨有助攻城，做土山有点来不及，且容易被水冲垮，应该举三军的锐气，从四个方向同时猛攻，不用太久必可将城攻破（以三军锐气，四面并攻，不移时可拔）。
孙权要想拿下皖城其实只有这一种办法，因为驻扎在合肥的张辽已率援军向这里开来，孙权必须速战速决。
孙权接受了吕蒙的建议。吕蒙推荐甘宁任攻城总指挥（升城督），甘宁手握绳索亲自攀城，吕蒙在后面支援，他亲自擂鼓助阵。攻城战从半夜时开始，到拂晓时分便将城攻破（侵晨进攻，食时破之），俘获庐江郡太守朱光、曹操派在庐江郡的联络员（参员）董和等以下男女数万人。曹操在合肥以南最大的据点被孙权攻占了，孙权任命吕蒙为庐江郡太守。
张辽正率援军向这里赶来，但城破得太快了，他才到达夹石（今安徽桐城境内）就接到皖城被攻占的消息，于是撤回合肥。
皖城丢失后合肥完全暴露在敌人眼前，孙权步步紧逼，曹军陷入被动。为了打破这种局面，曹操决定再次用兵于东南，这一年的七月，他让曹植留守邺县，自己亲率大军前往合肥。
以往曹操出征都是曹丕留守邺县，此次曹丕随征，曹植留守，联想到此时曹操还没有明确指定接班人，不由得不让人产生联想。此时曹植二十三岁，曹操临行前告诫他说：“我当年当顿丘县令时也是二十三岁，回想起那时的所作所作，至今无悔。你今年也二十三岁了，不可不常常自勉呀！”
这时距上次濡须口撤军仅仅几个月，有不少人认为应该休整一下再说。据《九州春秋》记载，参军傅干向曹操进谏说：“治理天下有两种途径，文治和武治（治天下之大具有二，文与武也）。明公用武已十平其九，现在没有遵从王命的只有吴与蜀，吴有长江之险，蜀有崇山之阻，难以威服，应该采取德治。我认为现在应该按甲寝兵，息军养士，分土定封，论功行赏，以此稳固内外之心，然后兴学校，教导百姓崇尚节义。以明公的神武，再修以文德，那么普天之下就没有不服从的了。现在您举十万之兵于长江之滨，如果敌人凭借险要深藏兵力，就无法立刻取胜，那样只能挫伤自己的锐气，敌人也不会心服。总之，明公应该多想想虞舜休兵养息之义，全威养德，以道制胜。”
但是曹操不听，不是他不想学虞舜，而是现在的形势有很大不同，他也想歇一歇，但形势逼人，敌人不允许他歇下来。
在行军的路上，魏国的尚书令荀攸不幸病逝，享年五十八岁。荀攸是曹操的心腹智囊，曹操对他评价极高，说他“外愚内智，外怯内勇，外弱内强”，荀攸生病期间，曹操派曹丕前去探视，曹丕“独拜床下”，说明荀攸在曹氏父子心目中地位很重。
此次远征很快就结束了，曹操到达合肥后即下令撤军，时间是建安十九年（214年）十月。
又是一次无功而返，不过这一回情况不同，曹操接到情报，说刘备攻进了成都，曹操有点坐不住了。
刘备攻占益州的消息对曹操产生了很大的触动，中线已暂处守势，东线的战事劳而无功，如果刘备在益州坐大，将来由西线出击，曹操将面临同时打三场大仗的危险。
诸葛亮曾经替刘备分析过，如果单从某一点进攻势力强大的曹操则很难取胜，如果能两路配合，将令曹操首尾难顾（天下有变，则命一上将将荆州之军以向宛、洛，将军身率益州之众出於秦川，百姓孰敢不箪食壶浆以迎将军者乎）。益州的攻取朝着实现诸葛亮“隆中对”中提出的战略迈出了一大步。
曹操何尝看不出其中的利害，益州让刘备得了先手，汉中不能再落入刘备手中，如果那样关中将无险可持了。
曹操决定调整战略部署，即刻发动汉中战役。
曹操留下张辽、乐进、李典三人守合肥，只给他们留下了七千人马。曹操又任命薛悌为各军联席参谋长（护军），临行前秘密把薛悌找来，交给他一封信函，薛悌看时发现函边写了四个字：“贼至乃发。”薛悌明白现在还不到看的时候。
曹操想抓紧时间到达汉中，所以他没有回到邺县，而是直接沿黄河西进，于十二月到达位于洛阳以北的黄河渡口孟津，次年三月到达长安。在此期间，继续有人反对用兵，黄门侍郎刘递上一份很长的上书，阐述继续用兵的危害。他说：
“自明公起兵已来，三十多年攻无不破，强敌无不顺服。如今孙权恃险于吴，刘备不服于蜀，但论他们的势力和影响，未必比袁绍更强大，孙权、刘备未臣服，不是我们的智慧、武力不如以前了（而二寇未捷，非弱于今而智武於昔也），而是形势有了新变化。
“周文王当年伐崇国，打了三十天都没打下（文王伐崇，三驾不下），之后勤修德政，崇国表示臣服。秦国还是诸侯的时候，征战无不取胜，但称帝之后，几个人登高一呼社稷就完了，这是用武力于外，对内不能体恤民众造成的（秦为诸侯，所征必服，及兼天下，东向称帝，匹夫大呼而社稷用隳，是力毙于外，而不恤民于内也）。
“我担心吴、蜀的力量虽然比不上六国，但当世也不乏陈胜、吴广那样的人才，这一点不得不考虑呀（臣恐边寇非六国之敌，而世不乏才，土崩之势，此不可不察也）。于今之计，不如据四方之险，选择要害处把守，这样明公就可以高枕无忧，专心考虑如何治国，广种农桑，推行节约，不出十年，定会国富民强。”
这番话要是孔融那样的人说出来，曹操一定会想想背后的动机是什么。但刘一向忠于曹操，曹操也尊重刘，刘的想法有一定代表性。不过这些想法曹操并不赞成，他认为未免有些不合时宜，以教化征服敌人只能是纸上谈兵。
曹操公开答复刘说：“不仅君王应当理解臣下，臣下也应当了解君王，现在让我遵行周文王的仁德，恐怕并不符合实际（非但君当知臣，臣亦当知君。今欲使吾坐行西伯之德，恐非其人也）。”
曹操决定继续向汉中用兵。
关中与汉中之间是巍峨的秦岭，即使是现在这里也是交通不发达的地方，在那个年代秦岭宛如一道天堑，阻隔汉中与外界的沟通。在地势险峻的秦岭间，有三条南北方向的道路可供通行，自东向西分别是子午道、傥骆道、褒斜道，这三条道路距汉中的直线距离最近，但穿行于崇山峻岭之间，易守难行，风险很大。
由于准备工作并不充分，为保险起见曹操放弃这三条传统道路，改由大散关绕行。
关中有四大门户，东面是函谷关，南面是武关，西面是大散关，北面是萧关。大散关位于今陕西省宝鸡市南面的大散岭上，这里号称“川陕咽喉”，是入川、入汉中的要道，《读史方舆纪要》说大散关“当山川之会，扼南北之要”，并说关北的势力如果不占领此处，就不能图谋蜀中，关南的势力如果不占领此处，就无法图谋关中（北不得此无以启梁益，南不得此，无以图关中）。
当年刘邦、韩信“明修栈道、暗渡陈仓”，说的就是明着修整秦岭中的子午道等栈道，暗地里却从陈仓的大散关出兵，打了敌人一个措手不及。不过当时他们进攻的方向与曹操刚好相反，曹操是从大散关杀入汉中，刘邦、韩信是从汉中经大散关杀往关中。
从大散关进入汉中虽然路绕得远了点，但却相对保险。建安二十年（215年）四月，曹操率军抵达大散关，在此他诗兴大发，写下了《秋胡行》二首，其中一首是这样写的：
晨上散关山，此道当何难！牛顿不起，车堕谷间。坐磐石之上，弹五弦之琴。作为清角韵，意中迷烦。歌以言志，晨上散关山。
有何三老公，卒来在我旁。负被裘，似非恒人。谓卿云何困苦以自怨，徨徨所欲，来到此间？歌以言志，有何三老公。
我居昆仑山，所谓者真人。道深有可得。名山历观，遨游八极，枕石漱流饮泉。沈吟不决，遂上升天。歌以言志，我居昆仑山。
去去不可追，长恨相牵攀。夜夜安得寐，惆怅以自怜。正而不谲，辞赋依因。经传所过，西来所传。歌以言志，去去不可追。
诗中写道：清晨登上了大散关，关山路险，牛都累得僵卧不起，有些车辆坠落到山涧。坐在大圆石上，弹一曲五弦琴，但心情仍然烦乱。这时有三位仙人来了，问我有什么困苦，为什么艰难跋涉来到此间？我想住在昆仑之颠，我想成为得道之仙，我想访问名山大川，我想畅游八方，以石为枕，喝着清凉的山泉。然而，我还没有来得及回答，仙人就飞走了，从此我将继续与俗事相连，从此夜夜难眠，只能惆怅自怜。诗中写了大散关的险峻和道路难行，也写了自己渴望求仙得道的思想，幻想着遇到仙人，随仙人而去，最终却无法摆脱俗事的困扰，既悲凉又惆怅。
这让我们又一次看到了曹操诗人的风采和他真实的内心，看到了此刻他的追求和渴望，他的孤独与苦闷，有些是永远无法诉说也无人能理解的，只能在这些诗文中窥视一二。
看来，已经六十一岁的曹操真觉得有点累了。