马上就要动手了，要不要提前告诉曹操？孙权很犹豫。
孙权对曹操当然不能完全信任，告诉曹操意味着风险。但自居巢讲和以来孙权跟曹操的关系一下子拉近了，现在对付的是共同的敌人，这么大的军事行动应该知会曹操一下，至少打起来不至于误伤。
所以孙权还是给曹操写了一封信，通报了他将要讨伐关羽的计划，但同时请求曹操不要泄露这个机密，以免关羽有所准备。对曹操来说这真是天大的喜讯，徐晃虽暂解樊城之围，但关羽仍然势力强大，襄阳、樊城总体上还是在被围攻的状态，此时如果孙权在关羽背后捅一刀，正面之围可立解，下面只需坐观两个对手去互殴就行了。
然而，对孙权信中提出的保密请求曹操却拿不定主意，他征询众人的意见，大家都觉得孙权如果从背后动手是一件大好事，为了保证孙权顺利得手应该替孙权保密。董昭不同意这么做，他认为：“用兵在于谋变，以追求最大利益为目标。可以许诺孙权替他保密，但不妨把这个情报透露出去，有意让关羽知道。关羽如果退兵自卫，樊城之围可解，之后让孙权、关羽二贼相斗，我们可收渔利。如果秘而不露，只能让孙权获利，这并不是上策。而且，处在敌人包围圈中的我军将士不知道外面有救兵，粮食又很困难，士气肯定有问题，还是应该把消息透露出去。关羽这个人一向自负，虽然听到后方有变，但他自恃江陵、公安城池稳固，也不会马上退兵。”
曹操认为董昭的分析有理，命令徐晃把孙权的信抄了若干份，故意射落到关羽营里，同时也射到樊城内。樊城的守军看到信顿时士气百倍，而关羽看到信后犹豫不决。信吧，又怕是曹操使的计；不相信吧，又怕是真的。
关羽一犹豫，耽误了撤退的时机。
建安二十四年（219）10月底，吕蒙率孙吴西进兵团悄悄抵达柴桑以西的寻阳，在此组织精兵和船只，把士兵藏在船舱里，让人穿着普通的衣服，扮作商人的模样划船，昼夜不停地逆流而上。
这里的白衣并非全部是白色的衣服，如果江上突然出现很多穿白色衣服的人划船，那也是一件挺显眼的事，不符合秘密行军的原则。所谓白衣，就是着便装的普通百姓，其中也包括商人。长江沿岸有关羽布置的不少哨兵（屯候），吕蒙把他们全都抓了起来，所以关羽还不知道背后发生的情况。关羽留在后方负责军政事务的是南郡太守糜芳和将军傅士仁，糜芳守江陵，傅士仁守公安。关羽向来心高气傲，一直瞧不起这两个人。此次出兵，糜芳、傅士仁还负责后勤保障，中间难免有供应不及时的地方，关羽很生气，威胁说回来后要收拾他们。
关羽做事素来不讲情面，糜芳和傅士仁知道他说到就会做到，因此感到忧心忡忡，吕蒙了解到其中情况，决定不强攻，而是派人去劝降。吕蒙派的这个人是江东名士虞翻，他之前担任都尉，但脾气不好，说话直，跟大家处不好关系，多次犯颜谏争孙权，让孙权下不了台，前一阵孙权下令把他关在丹阳郡的泾县思过，吕蒙很欣赏虞翻的才能，他知道虞翻懂医术，就向孙权请求把虞翻放出来给自己看病，后来又让他一同来到荆州前线。
公安城外，吕蒙给傅士仁写了封信陈说利害，派虞翻送去。虞翻口才一向很好，当年曾说服王朗和华歆投降，这一次傅士仁也被他说降了。虞翻建议把傅士仁一块带往江陵，糜芳看到傅士仁投降了，也开城出降，关羽眼里牢不可破的两座坚城就这样被虞翻的一张嘴皮子给说破了。
吕蒙不费劲就到了南郡，江陵、公安是关羽的后方基地，将士们的家属多在此地，吕蒙进入江陵，释放了囚禁在此的于禁等人，俘虏了关羽及其将士家属，但不为难他们，给予抚慰，吕蒙下令不得骚扰百姓，不得随便拿别人的东西。
吕蒙有个手下是他的同乡，擅拿了老百姓家一顶斗笠用来盖铠甲，吕蒙认为铠甲虽然是公家的东西，但也触犯了刚颁布的命令，为严肃军纪，吕蒙流着泪将其斩首。于是军中震动，江陵城出现了道不拾遗的景象。吕蒙派左右不停地慰问抚恤地方长者，询问他们有什么需求，对于生病的百姓及时送医送药，对饥寒中的人及时发给食物，关羽存在江陵的钱财宝物，吕蒙都下令贴上封条，等候孙权来处理。
吕蒙这些措施收到很好的效果，他迅速控制了南郡的局势。
关羽听说南郡丢了，如五雷轰顶，立即下令撤军，曹仁想追击，赵俨不同意：“孙权利用关羽出兵的机会发难抄了他的后路，但关羽必然回击，孙权担心的是我们趁他与关羽互斗而从中取利，所以才谦卑地表示顺从效忠。如果我们攻击过急，孙权说不定就把对付关羽的手段改为对付我们。关羽如今撤回，我们应该留着他，让他与孙权互斗。”曹仁认为有理，下令不追击。而关羽撤退的消息传到摩陂，曹操也特别担心曹仁等人追击，赶紧加急传令，内容跟赵俨说的完全一样。
关羽为救后方的将士家眷，连派多名使者来见吕蒙。吕蒙又大玩心理战，他厚待来使，让他们在城里到处走动，挨家问候，有的家人还写信让使者带回去。这些使者回去，把城里情况给大家一说，众将士知道家人无恙，江陵城的情况比平时还好，一个个都没有再打下去的斗志了。
这时孙权亲自赶到了江陵，他任命吕蒙为南郡太守，封孱陵侯，赐钱一亿，黄金500斤。刘备任命的宜都郡太守樊友望风而逃，郡中官吏及少数民族部落首领都向陆逊投降，陆逊部将李异、谢旌等率3000人马分守要塞，切断与益州方向的联络。
但是在秭归遇到了麻烦，当地大族文布、邓凯等人联合夷兵数千人声称仍效忠蜀汉，陆逊命谢旌前往讨伐，文布、邓凯不敌逃走，陆逊派人前往招降，二人率众投降。在不长的时间里，陆逊指挥所部斩获和招降蜀军达数万人，成功地占领荆州西部地区，当然这个数字并非全是士卒，还包括蜀汉任命的各级官吏，这一系列行动显示出陆逊杰出的军事指挥才能。
孙权派多路人马阻截关羽，虽然战事进展得很顺利，但能不能抓住或者杀了关羽才是关键，关羽虽然谋略不足，但此人治军有一套，敢做敢干，如果让他有了喘息之机，今后荆州仍然不稳。
孙权知道虞翻精通占卜，就把他叫来，让他占一卦，看看能不能抓住关羽。虞翻卜了卦，结果是“兑下坎上”，合在一起就是《周易》里的节卦，到第五爻的时候又变成临卦，虞翻解卦说，不出两天关羽必然被捉。
关羽败退至麦城，此地在今湖北省当阳市境内，当年的长坂坡之战就发生在附近，孙权派人劝说关羽投降，关羽表示愿意投降。当时著名术士吴范正好在孙权身边，他也精通占卜，孙权就让他赶紧占一卦，看看关羽是不是真降，吴范占了一卦，认为关羽有诈。孙权于是命令提前做好准备，继续安排人对关羽进行堵截。
关羽果然是诈降，他命人在城头遍插旗帜，又弄了不少草人迷惑敌人，之后逃出麦城。消息传来，孙权问吴范怎么办，吴范说关羽肯定逃不了，并且说明天中午前必可擒住关羽。孙权马上让人搬来个沙漏在那里看时间，验证吴范说得准不准。
次日，已近中午，还没有消息。
孙权急了，催问吴范，吴范说：“现在还没有到正午。”过了一会儿，风吹帷帐，吴范拍着手说：“关羽抓住了！”话音刚落，外面有人高呼万岁，消息传来，关羽被抓住了。
建安二十四年（219）12月，潘璋部下一个叫马忠的司马在章乡活捉了关羽以及他的儿子关平、部将赵累等人。
人抓住了，如何处置挺棘手。杀了关羽，那就进一步激化了与刘备的矛盾，这个疙瘩也就再也解不开了。但不杀关羽又如何安置他呢？孙权想了想，居然有了一个天真的想法。
孙权打算把关羽招降，用他对付刘备和曹操，但是左右都劝：“狼子不可养，以后必为害。曹操当初不杀他，结果自取大患，以至于都到了要迁都的地步，现在怎能不杀他？”
孙权于是下令将关羽父子斩杀于南郡境内一个叫临沮的地方，此地在今湖北省远安县。关羽当初兴兵北伐时曾经做过一个梦，梦到有猪啃食自己的脚，醒来后觉得这个梦很不吉利，关羽对儿子关平说他有点力不从前了，恐怕不能活着回来了，结果梦果真应验了。
孙权用侯爵的礼仪就地安葬了关羽，同时把关羽的首级送到曹操那里。孙权的用意很明显，想把祸事往曹操身上引，刘备要报仇也拉上曹操一块扛。曹操当然明白，下令用沉香木雕刻了关羽的身躯，跟首级一起以王侯之礼厚葬于洛阳城南，此处即是现在著名的洛阳关林，后来也就有了关羽头定洛阳、身困当阳的说法。
孙权占领公安时，在这里还见到了被刘备从益州赶出来的刘璋，孙权觉得刘璋仍有利用价值，把他迁到秭归，在那里设立自己控制下的益州“流亡州政府”，刘璋任益州牧。后来刘璋死了，孙权改任刘璋之子刘阐为益州刺史，成为对付刘备的一张牌。
关羽死了，刘备在荆州的势力全部被赶了出去。曹操仍旧占据了北方，孙权的势力得到了增强，刘备被削弱，三方互有消涨，但鼎立之势未变，在这一系列的变化中孙权无疑是最大的受益者。
只是，刘备会甘心吗？