三國時，漢中大量人口曾被曹操強行遷徙到關中、洛陽一帶，《三國誌·武帝紀》和《三國誌·張魯傳》曾記載了這段歷史。
漢獻帝劉協建安二十年（公元215年）初，魏公曹操，親率10萬大軍進攻盤踞漢中的張魯。三月到陳倉。五月，武都河池的氐王竇茂眾萬餘人，「恃險不服」，曹軍經過激戰，攻克了河池，打通了南下的道路。七月，曹操主力到達勉縣陽平關（今水磨灣）一帶。
此時，張魯的弟弟張衛，帶領大將楊昂、楊任和5萬兵馬，依托陽平關南北二山之間的險要地形，修築了長達十餘里的防禦工事。曹軍稍作休整，開始猛攻。由於地形險要、防禦堅固，曹軍連攻數日，毫無進展。
曹操於是假裝撤退，以麻痺防禦的張魯部隊。果然，張衛等人得知曹軍攻關不下，已經全線撤退，就放鬆了戒備。於是，曹操派兵進行夜襲。正巧半路將數千隻野糜驅趕衝入了張衛的營壘，導致其防禦工事的損毀，曹軍借勢鼓角齊鳴，趁虛而入，給張衛造成了曹軍主力全線突破的假象，張衛棄陣而逃。史書稱此役：「天祚大魏，魯守自壞，因以定之。」
陽平關攻克後。漢中危在旦夕。張魯決定逃向巴郡（今巴中）。臨走時，有人建議燒燬漢中等地的倉庫，但是張魯認為：「本欲歸命國家，而意未達。今之走，避銳鋒，非有惡意。寶貨倉庫，國家之有。」於是把所有的倉庫加以封存，完好留給了曹操。
曹操兵不血刃，一舉佔領漢中。之後，巴七姓夷王樸胡、邑侯杜濩舉巴夷子民來附，巴郡正式歸附於曹操。於是曹操分巴郡，以樸胡為巴東太守，杜濩為巴西太守。
十一月，張魯舉家從巴中歸降。曹操感念張魯棄守漢中留下大批糧草、財物之功，任命他為鎮南將軍，以客禮相待，封張魯為閬中侯，食邑一萬戶，還與張魯結為兒女親家。後世道教徒稱張魯為「張鎮南」源於此。至此，漢中戰役終告結束。此役，曹軍自三月到十一月，共歷時九個月，消滅了割據漢中地區的張魯集團和武都一帶的氐王竇茂，控制了甘肅南部、陝南大部以及巴蜀的北部地區。這次出征，應是曹操一生中最後拓展的一塊地盤。漢中的奪取，為後來曹魏收復巴蜀打下基礎。
十二月，曹操留征西將軍夏侯淵駐軍漢中，拜丞相長史杜襲為駙馬都尉留督漢中軍事，自己率大軍北返鄴城。撤離時，曹操接受雍州刺史張既建議，為防止張魯東山再起，「太祖拔漢中民數萬戶以實長安及三輔。」曹操除帶走了張魯家族，還強行遷徙漢中百姓數萬家到長安、洛陽、鄴城。後又令杜襲再次遷徙漢中民眾8萬人到洛鄴。當時，不少五斗米道徒也甘願隨張魯遷徙。至此，「漢中之民減半，」曹操兩次從漢中掠走了大量人口。後劉備雖得漢中之地，卻失去了寶貴的人力資源。