刘璋在杀了张松以后，随即命令各地将领，不再把公文送交刘备，刘备召见刘璋的白水军的司令杨怀与将军高沛，骂了他们一顿，将他们斩首。
刘璋、刘备成了仇敌。刘备一面派遣黄忠与卓膺，带兵向涪县(绵阳)前进;一面亲自冲进白水关，接收杨怀与高沛所遗留下来的白水军，先叫白水军的军官与兵士每人都把家眷留下来当“人质”。然后就率领这些军官兵士，开到涪县，与黄忠、卓膺二人的部队会合。
涪县很快就被攻下，刘璋的主力退守绵竹县。刘璋加派一个姓李名严的人，做守城的“督”。这李严守了不久，就伙同费观等人向刘备投降。
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刘璋在成都的城里，接到城墙上守望兵士的报告，说马超带了许多的凉州胡人部队来，十分害怕。
刘璋决定向刘备投降。他的左右说：“城里的精兵还有三万，粮食还够吃两年，为什么要投降呢?况且您父亲与您，两代的益州牧，都对老百姓极为宽厚。老百姓与文武百官，都愿意和兵士一致作战，情愿为您而死。”
刘璋说：“不必了。我与先父做了益州的长官二十几年，并没有什么恩德施给百姓。最近这三年(从建安十七年到建安十九年)，与刘备兵连祸结，军民死了很多，都是为我而死。我怎么忍心再叫成都城內的这些人又死呢?”
于是，他开城投降。刘备对他也颇能留一手，不仅不将他杀害，而且送他与家眷到荆州公安城去住，叫他把私人的财宝完全带走。又准他仍旧佩带“振威将军”印绶(这振威将军的名义，是以前曹操用汉献帝的名义颁给刘璋的)。