当下夏侯渊挥军猛攻一阵，却都被山上的如雨一般密集的羽箭射回。夏侯渊攻不下山上营寨，又忌惮关羽勇猛善战，无奈之下只得命令众军在定军山的各处山口摆放鹿角，树立寨栅，意图将刘备大军堵死在山中，不给敌军下山袭击汉中腹地的机会。
与此同时，夏侯渊又写了书信，叫把守阳平关的曹洪分兵前来增援。曹洪接到书信，当即命张颌、郭淮、夏侯尚领兵一万五千人去定军山助战。
关羽见夏侯渊修筑营垒，当下领兵下山与夏侯渊战了几场，双方互有胜负，但关羽兵少，即便占着居高临下的优势突袭，却也始终无法阻止夏侯渊建设营垒。很快，夏侯渊便指挥众军用鹿角木石将所有山口堵住。
如此过了数日，张郃、郭淮、夏侯尚领兵到来，与此同时，益州刺史赵顒也督率数千民夫赶到，于是夏侯渊集结众军，准备再次进攻关羽。
双方正战之间，刘备率领的主力终于陆续赶到，夏侯渊见状，只得退守营垒，与刘备大军相持。
两军对峙了十余日，刘备待后方粮草稍稍运送集结齐全，士卒也休息完毕，恢复了体力之后，便即开始猛攻夏侯渊的营垒。因山道艰险，大军难以展开，于是刘备精选了善于山地作战的精兵一万人，分为十部，命刘封、袁龙、丁咸、丁立、白寿、宗预等人率领，轮番冲击曹军营垒。
夏侯渊派张郃率领精兵奋力反击，将刘备大军连绵不断的攻击一一反击了回去。
刘备见中央突破的战法失效，于是改为全线出击，分兵在定军山绵延数十里的各处山口上展开猛攻。
夏侯渊见状，也只得分兵把守，因为战线太长，只得分段指挥。夏侯渊率领精兵一万五千人自守最重要的南部，委派张郃领兵一万驻守东部。
如此又战了数日，曹军的变化被敏锐的法正发现了，当下建议刘备亲率主力前去猛攻张郃，只留关羽率领五千精兵牵制夏侯渊。刘备欣然同意，当下领着赵云、陈到、吴懿、刘封、袁龙、丁咸、丁立等大将，领兵三万猛攻张郃。
激战数日，张郃兵少，抵挡不住人多势众且又惯于山地作战的荆州兵，只得急忙向夏侯渊求援。
夏侯渊见东部危急，而南部这边关羽兵少，又接连多日按兵不动，于是分出一半兵马，遣杜袭率领增援张郃。
驻兵于山上的关羽、法正看见，知道战机到来。当下法正叫关羽领三千精兵潜伏在半山腰上，法正则自领少量兵马，多插旌旗驻守山顶营寨。双方约定，只看山顶红旗招展，关羽便要杀下山去，突袭曹军。
安排妥当，法正分派白寿、宗预各领千人，多带火把前去焚烧曹军营垒。二将依计行事，奋力冲杀，虽未能突破曹军，但也对营垒鹿角造成了许多破坏。
待到白寿、宗预被击退后，夏侯渊便急令士兵修补营垒。夏侯渊一向爱兵如子，与士卒同甘共苦，攻则在前，退则在后，因此麾下士卒皆能死战。数十年的从军经历养成了夏侯渊身先士卒的用兵风格，此时命士卒修补鹿角，为了激烈士气，夏侯渊身为主帅，竟然不辞劳苦，亲自与士卒一起搬抬鹿角木桩，修补营寨外围的鹿角。