趙云奪了長安城，隨后緊閉四門，出榜安民完畢，便即寫了表文命人快馬上報給劉備，隨后叫率領后軍的夏侯蘭加快速度前來會合。
而幾乎在同一時間，劉備率領的三萬五千主力也出了斜谷口，大軍迅速前出，與張飛之軍合兵一處，圍了郿縣。
郿縣守將朱靈、杜襲眼見蜀軍越聚越多，自己雖然拼死抵擋，但敵軍卻仍舊不斷攻上城頭，頓時大為焦躁，朱靈抬頭望向西邊，指望著曹洪能分兵前來救援，然而朱靈卻失望了，一連三天，曹洪并無援兵到來，而蜀軍攻城越發猛烈，每天的守城戰中雙方都要死傷數百乃至上千的士兵。
到了張飛攻城的第五天，劉備到達的第三天的時候，朱靈、杜襲麾下已經只剩下千余士卒了，而城下攻城的蜀軍也死傷了近五千人，雙方傷亡比接近了一比一。朱靈、杜襲守得頑強，張飛也攻的迅猛，各種攻城器械其上，給守軍造成了極大壓力。
眼看再無援兵，城池就要守不住了，朱靈、杜襲不由都有些絕望。
而此時，城外的蜀軍營寨之中，劉備看著搖搖欲墜的郿縣城池也是喜憂參半。沉默片刻之后，就聽劉備轉頭問身旁眾將道：“昨日收到趙云表文，說已襲取長安，此乃大喜之事。雖說如今關中空虛，但為策萬全，我軍也該立即派兵前往增援。然而如今關羽在陳倉，被張頜看破虛實，截斷了散關要道，又慫恿著曹洪率兵猛攻關羽營寨，如今關羽那里壓力極大，也不得不救。”
習禎道：“只是郿城若不能拿下，我們的后路就始終不夠安穩，必要分重兵在此圍城不可，無法全力去增援關羽和趙云啊！”
劉備聞言，點了點頭，道：“只是朱靈、杜襲把守城池嚴密，雖說我們不惜代價猛攻，但今日也未必能夠破城。趙云已經拿下長安，據城而守，應無問題。但關羽那邊面對曹洪、張頜的主力，兵力卻著實有些緊張。我欲調吳懿領步軍一萬，再加上雷定所部五千騎兵前去增援關羽，諸位以為如何？”
吳懿、雷定起身道：“末將得令，必定協助關將軍擊潰曹洪。”
當下二將領兵去了。
劉備心下稍安，當下催促眾軍繼續攻城。蜀軍用三十架投石機，五十具車弩，兩千張蹶張弩壓制城上守軍，張飛親自督率步軍用云梯、攻城錘等攻城。朱靈、杜襲率領城中軍民不斷從城中丟出滾木、礌石，潑下熱油、金汁，投射箭矢石塊，戰況十分激烈，每一刻都有許多士兵死傷。
及至傍晚，城池雖然搖搖欲墜，但卻也總算是守住了。劉備心下略有些失望，正考慮著是要連夜攻城，一鼓作氣攻破城池，還是讓眾軍休息一夜，明日再奪城，就聽東邊跑來一隊敗兵，帶來了一個壞消息。
趙云的部將夏侯蘭率領的后軍七千人在奪取了槐里之后，正欲繼續往東去長安與趙云會合，不料半途卻遭遇了曹軍大將曹真所部五千騎兵的突襲，夏侯蘭大敗，折兵近半，殘部為避追殺，只得往南邊的上林苑甘泉宮的方向逃去了。