曹操进入南郑，见府库完好无损，就明白了张鲁的意思，派人招降张鲁，张鲁率五个儿子与部下终于如愿以偿降了曹操。跟随张鲁一起投降的还有一位关西大将庞德。曹操久闻其名，当即封庞德为立义将军，关门亭侯，食邑三百户。庞德是曹操此次汉中之行最大收获。
曹操轻取汉中，益州震动。刘备刚打下益州还不到一年，此时为与孙权争荆州不在成都。曹操手下众多谋士都认为这是进兵益州的绝佳机会。丞相主簿司马懿力劝曹操攻蜀，司马懿说：“刘备用诈术取益州，根基不牢，主公大兵攻取汉中，益州震恐，此时进兵，益州一举可得，机不可失！主公！”
主簿刘晔也说：“刘备乃人杰，但他在蜀地时日不久，尚未建立威信，主公攻破汉中，蜀人心惊胆裂，以主公之神武，加之大兵临城，蜀人必望风而降。如迟疑不决，令刘备得以有所准备，诸葛亮善于治国，关羽、张飞更是万人敌，有这些人辅佐刘备，凭险据守。再想取蜀就难了。”
曹操此时归心似箭，急于赶回邺城，根本不打算入蜀。所以尽管司马懿、刘晔苦劝，但一向虚心纳谏的曹操这次却一反常态不为所动，依然我行我素。
建安二十年（215）十二月，曹操留都护夏侯渊率大将张郃、徐晃镇守汉中，自己则率领大军急急回邺城去了。