鍾繇退守潼關，急忙送信給曹操。曹操知道丟失了長安，心中十分焦急，便叫來曹洪、徐晃，說：「你二人先帶一萬人馬，代替鍾繇守住潼關。如10日內失掉了潼關，就按軍法殺掉你們;10日之外，與你二人沒有關係。我統帥大軍隨後便到。」二人領了將令，星夜急行。曹仁提醒曹操說：「曹洪性情暴躁，恐怕會耽誤大事。」曹操說：「你給我押送糧草，便隨後接應。」
曹洪、徐晃到了潼關，代替鍾繇堅守關隘，並不出戰。馬超領兵來到關下，痛罵曹操三代人。曹洪大怒，要領兵下關廝殺。徐晃阻擋說：「這是馬超要激怒將軍廝殺，切不可出戰。等丞相大軍到來，必定會有辦法。」馬超軍隊日夜輪流來罵。曹洪總是要下關打仗。徐晃苦口婆心地勸他。到了第9日，在關上看時，西涼軍都放開戰馬，稀稀拉拉地在草地上坐著;許多困乏的軍士，在地上睡懶覺。看到這種情景，曹洪便叫備馬，帶領3千兵殺下關來，西涼兵棄馬拋戈逃跑了。曹洪奮勇追趕，很是得意。這時，徐晃正在關上查點糧草，聽說曹洪下關廝殺，大吃一驚，急忙率軍隨後趕來，大叫曹洪收兵。忽然背後喊聲震天，馬岱領兵殺來，曹洪、徐晃急回走時，只聽鼓聲陣陣，山背後又有兩支軍隊擋住去路，左是馬超，右是龐德，混殺掉一陣。曹洪抵擋不住，損失一大半軍隊，才衝出重圍，奔到關上。西涼軍隨後追來，曹洪等棄關逃走。龐德一直追過潼關，碰見曹仁兵馬，救了曹洪等。馬超接應龐德上了潼關。
曹洪丟失了潼關，奔來拜見曹操。曹操說：「給你十日期限，為什麼九日就丟了潼關?」曹洪說：「西涼軍士，百般辱罵，實在令人難以忍受。後來又看見西涼軍懈怠，便乘機襲擊，不想中了奸計。」曹操說：「曹洪年幼，性格暴躁，你徐晃應該勸說他才好。」徐晃說：「我屢次勸說他，他卻不願意聽。那天我在關上查點糧草，等我知道時，小將軍已領兵下關了。我恐怕他遭到敵軍襲擊，便連忙趕去，已中了賊兵奸計。」曹操大怒，命令殺曹洪。眾官為曹洪求情，才免於一死。
曹操率軍直逼潼關。曹仁說：「可先安下寨柵，然後打關也不晚。」曹操命令砍伐樹木，立起排柵，分為三寨：左寨曹仁，右寨夏侯淵，曹操居中寨。第二天，曹操帶領三寨大小將校，向潼關殺來，正巧遇上西涼兵馬。兩邊都布下陣勢。曹操出馬立在門旗下，看那西涼兵士，人人勇健，個個英雄。又見馬超生得面像附著粉，唇像抹了紅;腰細膀寬，聲雄力猛;白袍銀鎧，手執長槍，立馬陣前;上首龐德，下首馬岱。
曹操暗暗稱奇，自己拍馬上前，對馬超說：「你是漢朝著名將領子孫，為什麼要背叛朝廷?」馬超咬牙切齒，大罵：「曹賊!你欺負皇上，罪惡深重，殺害我的父親和弟弟，不共戴天之仇!我要活捉你，吃你的肉!」說完，挺槍直殺過來。曹操背後於禁出迎。兩馬交戰，鬥了八九回合，於禁敗走。張合出迎，戰了二十個回合也敗走。李通出迎，馬超奮勇廝殺，數合當中，一槍把李通刺下馬。馬超把槍往後一招，西涼兵一齊衝殺過來。曹軍大敗。
西涼兵來勢兇猛，曹軍將士都抵擋不住，只聽得西涼軍大叫：「穿紅袍的是曹操!」曹操就馬上急脫下紅袍。又聽得大叫：「長鬍子的是曹操!」曹操驚慌，拿著佩刀馬上割了鬍子。軍中有人把曹操割鬍子的事，告訴了馬超。馬超又叫人大喊：「短鬍子的是曹操!」曹操聽見喊聲，立即扯起衣角包著下巴逃跑。後人有詩說：潼關戰敗望風逃，孟德倉惶脫錦袍;劍割髭髯應喪膽，馬超聲價蓋天高。
曹操正走之間，背後趕來一員戰將，回頭一看，正是馬超。曹操驚恐萬狀。左右將校見馬超追來，各自逃命，只撇下曹操。馬超厲聲大叫：「曹操，你跑不了!」曹操嚇得馬鞭都扔了。看看趕上，馬超從背後使槍刺去。曹操繞樹而走，馬超一槍刺在樹上;急拔下時，曹操已逃遠了。馬超催馬追去，山坡邊過來一員戰將，大叫：「不要傷害我的主公!曹洪在此!」掄刀上前，攔住馬超。
曹操才逃了性命。曹洪與馬超戰到四五十回合，刀法漸漸亂了起來。這時，夏侯淵率數十騎趕到。馬超獨自一人，恐怕雙拳難敵四手，被他們暗算，便撥馬而回。曹操回寨，歎著氣說：「我若殺掉曹洪，今日必定死在馬超手裡!」便叫來曹洪，重加獎賞。收拾敗軍，堅守寨柵，不許出戰。