关羽在荆州独守荆州后，局势又发生了重大变化。
东吴孙权，得知刘备并了西川，便与谋士商议道：“刘备从前借荆州，约定取了西川，便还荆州。如今他得了西川，却不把荆州还我，如何是好？”张昭献计道：“孔明的胞兄诸葛瑾现在东吴为官。可把他家属拘住，教他到西川见孔明，劝刘备交还荆州。孔明顾念兄弟之情，必然应允。”孙权道：“诸葛瑾是诚实君子，怎好难为他？”张昭道：“只要让他知道这是计策，就放心了。”孙权踌躇半晌，听从了他。第二天，孙权就把诸葛瑾全家大小，搬到宫里居住，写了书信，打发他到西川去。诸葛瑾走了数日，到了成都郊外，先使人进城通报。刘备见过使者，问孔明道：“令兄为什么来？”孔明道：“来讨荆州。”刘备问他如何对付，孔明轻轻说了一个办法。孔明当下写了一封书信，教人星夜赶到荆州去交与关羽。他出城迎接诸葛瑾。兄弟相见，说了些别后情况，便一同进城。明把诸葛瑾送进宾馆，参拜完毕，诸葛瑾忽然放声大哭。孔明惊道：“兄长有事请说，为什么悲痛？”诸葛瑾道：“我一家老小都完了！”便把吴侯拘他家属，说了一遍。孔明道：“累了兄长，我心里不安，且勿忧虑，想法还荆州就是了。”诸葛瑾心里欢喜，揩了眼泪，便要孔明同去见刘备。刘备看了孙权的信，发怒道：“孙权把他的妹妹嫁了我，却乘我不在荆州，接走了她，情理难容。我正要大起川兵，杀下江南问罪，他还想来要荆州！”诸葛瑾还未开口，孔明已经哭拜在地，说：“孙权拘了我兄全家老小，倘若不还荆州，岂不害了我兄。请主公看我薄面，还了荆州。”刘备再三不肯，孔明只是哭求。刘备渐渐松了口，说：“既然如此，看在军师面上，还他一半，把长沙、零陵、桂阳三郡给他。”诸葛瑾不敢再说，便请行文荆州，交割三郡。刘备叮嘱道：“你见了我弟，要好好求他。他脾气暴烈，我也怕他。你一定要小心。”诸葛瑾拿了交割文书，辞了刘备，别了孔明，往荆州来求见关羽。关羽早已接到孔明书信，看了文书，大怒道：“三郡都是大汉疆土，为什么要给东吴？‘将在外，君命有所不受。’我兄虽然应允，我却只是不还。”
孙权大怒，决意进攻荆州，召集谋士商谈。张昭道：“东吴连年太平，用兵便要劳民，还是用计的好。”可是议了半天，议不出万全之策。鲁肃献计道；“我们可在陆口屯下兵，请关羽来会。他来了，便请他交还三郡，答应了便罢，不答应就杀了他。如果不来，我们出兵进攻，就是师出有名。”鲁肃赶到陆口，与守将吕蒙、甘宁商议，决定在陆口寨外临江亭上设下筵席，请关羽来会。
吕蒙主张：如果关羽带军马来，他和甘宁各领一军伏于岸旁，放炮为号，准备厮杀；如无军马，只在亭后伏下五十名刀斧手，在筵席间动手。关羽却右手提刀，左手挽了鲁肃，醉熏熏地说：“你今天请我吃酒，何必提荆州的事情。我醉了，弄不好要伤情面。改日请你到荆州来，再行商量。”鲁肃吓得魂不附体，被关羽扯到江边。吕蒙、甘宁想要出兵拦截，又怕伤了鲁肃，只得不动。关羽到了船边，才放下鲁肃，跨上大船，回过头来，拱手道谢。
在诸葛亮入川时，曾赠关羽八大字：东联孙权，北拒曹操。孙权派人去和关羽提亲，原本如果他答应的话就不会有事，他不但不答应，而且还说虎女不嫁犬子，这样分明在小看孙权，关羽觉得他自己是没人能敌的，他心里非常高傲，不把别人放在眼里。
对于荆州，蜀国在吴国的要求中只有一个策略，就是赖。同时，关羽加大了对曹魏的打击力度。其中著名战例就是攻打樊城，并且创下水淹于禁七军，擒住于禁，斩杀庞德。眼见樊城也随时可以攻破，曹仁心中十分着急可就是继续坚守，关羽便加大打击力度，有了从荆州抽调兵力的打算。曹操恐惧，建议迁都。此时司马懿劝曹操联合东吴偷袭，孙权同意。
是年十一月，孙权任命吕蒙为大都督，率军隐蔽前出，进至寻阳（今湖北广济东北），把精锐士卒埋伏在伪装的商船中，令将士身穿白衣，化装成商人，募百姓摇橹划桨，昼夜兼程，溯江急驶，直向江陵进袭，一切都进行得十分隐蔽和诡密。驻守江防的蜀军士兵被伪装的吴军所骗，猝不及防，全部被俘虏，江陵城内空虚，陷入混乱。吕蒙先让原骑都尉虞翻写信诱降驻守公安（今湖北公安北）的蜀将傅士仁，又使傅士仁引吴军迫降守江陵的蜀南郡太守糜芳。糜芳献城出迎，吕蒙遂率大军进据江陵，从而，一举夺回蜀长期占据的荆州。而骄傲轻敌的关羽，对吕蒙的袭击行动竟一无所觉。将关羽部下的家属全部抓获，厚加抚慰，并下令军中，不得骚扰百姓，不得擅人民家有所索取。
时吕蒙手下有一个汝南籍的军士，相传是吕蒙的堂弟，拿了民家一斗笠，来覆盖官府的铠甲。吕蒙认为，铠甲虽是公家器物，但擅取民家斗笠还是犯了军令。挥泪将他斩首。于是军中震栗，以致路不拾遗。
吕蒙还派人早晚慰问年长之人，关心他们的生活，补给不足。若有人生病，就送去医药，有人饥寒，就送去粮食和衣服。关羽府库中的财宝，吕蒙一毫不取，全部封存。
关羽正与徐晃对峙，闻江陵失守，大惊，急忙从樊城撤军而回。回军途中，数次派人与蒙吕蒙联络，吕蒙热情接待关羽派来的使者，带他到城中周游，让他到将士们家中去慰问，于是，有的人亲笔写信，说得到吕蒙厚待。使者回到关羽军中，将士们得知家中不但平安无事，而且所受到的优抚超过了平时，故军无斗志。
此时，孙权已先到达江陵，派陆逊攻占夷陵、秭归（今湖北秭归），切断关羽入川退路。关羽向驻扎上庸的蜀将刘封、孟达求援，被拒绝。关羽陷于进退失据，腹背受敌的困境，遂西走麦城（今湖北当阳东南）。是年十二月，关羽率少数骑兵从麦城突围，西逃璋乡（当阳县东北），其部下皆降于孙权。孙权又派朱然、潘璋截断了他的道路，关羽父子最终为潘璋部司马马忠擒获，斩首，荆州遂平。书上是写之前关羽水淹七军，诸葛亮他们已经放宽心了。而关羽过于自负，遭受了吕子明白衣渡江，攻其不备，断送了荆州。
而真正的原因并不是刘备他们放心就忽视了援助，而是刘备和关羽此时情谊出现了裂痕，而这一切都被吴魏所利用，加之关羽轻敌导致失败，而又碍于面子没夺回荆州没脸回去见兄长，后来上墉拥有重兵的刘封由于和关羽关系较差，而又有孟达从中蛊惑，使得刘封没去救关羽，最终导致关羽生亡。
219年7月，曹操听取司马懿、蒋济等人意见，与孙权结盟，同时命徐晃率军救曹仁，并命名将张辽火速援曹仁。孙权故意派陆逊代吕蒙，关羽大意，遂抽走荆州部分守军；闰十月，孙权令吕蒙为大督，率军袭取江陵，孙皎后继，另派右护军蒋钦督水军进入沔水（汉水），防关羽顺流而下。吕蒙至寻阳（今湖北黄梅西南），将战舰伪装成商船，兵士扮为商人，昼夜兼程。至公安，迫蜀守将傅士仁归降，继用傅士仁劝降了江陵守将糜芳，并厚待关羽将士眷属，释放关羽俘获的魏军将士，抚慰百姓。同时，令陆逊进至夷陵（今宜昌境），西防刘备。徐晃到前线后，与曹仁取得联系，曹仁军士气大增；为离间孙刘，从中渔利，乃令部将将孙权来信射入关羽营中，关羽见后，犹豫不决，军心动遥徐晃乘机大举进攻关羽据点，大破关羽，并乘机打通樊城路线。是时，洪水退，曹仁引军配合徐晃攻击关羽，文聘从水路短关羽粮道，关羽节节败退。关羽知荆州已失，急忙退军，士兵得知家属获厚遇，士气剧降；后关羽败亡麦城。建安二十四年，关羽进攻樊城，曾水淹于禁七军，军威大振，曹操曾议迁都以避其锋芒。建安二十四年十月，江东大将吕蒙乘关羽与樊城守将曹仁对峙之时偷袭荆州，攻占了关羽的大本营江陵。关羽两面受敌，急忙从樊城撤兵西还，驻扎在麦城。吕蒙采取分化瓦解的策略，使关羽的将士无心恋战，逐渐离散。关羽孤立无援，坚守麦城。孙权派人诱降关羽，关羽伪称投降，在城头立幡旗，假做军士，自己却逃走，只有十多骑跟随。孙权派朱然、潘璋断了关羽各路，在临沮捉获关羽和其子关平，随即将其处死。