赤壁戰前，操所以不能從容在荊州作好戰鬥準備，以致匆匆東下，迅遭敗北，誠如周瑜所分析：“馬超、韓遂尚在關西，為操後患”。這是操戰敗的原因之一。所以建安十六年（211年）春，操即著手解決關西問題，以解除西顧之憂。
關西的武裝力量，最強的是馬超和韓遂。馬超是馬騰的長子，操在進攻荊州之前，已將馬騰徵召入朝，任為衛尉。騰留在關西的軍隊由馬超統率。關西地區除了馬超和韓遂以外，還有不少武裝力量，其將帥雖無大作為，但人馬尚稱精悍，且隴右地形險塞，疆域遼闊，平定亦非易事。操西征的藉口是討伐漢中的張魯。三月，操先令司隸校尉鍾繇進兵關中，然後使征西護軍夏侯淵出河東，與繇會師。
關隴諸將知道操進軍矛頭是指向他們，於是馬超、韓遂、侯選、程銀、楊秋、李堪、張橫、梁興、成宜、馬玩等十部一齊反叛，共十萬人，屯據潼關。操遣安西將軍曹仁督諸將拒之。誡以關西兵精悍，且堅壁自守，不與交鋒。至秋七月，操留長子丕守鄴，自率大軍西征，議者多言：“關西兵習長矛，非精選前鋒，不可當也”。操曰：“戰在我，非在賊也。賊雖習長矛，將使不得以刺，諸君但觀之。”
八月，操至潼關（今陝西省潼關縣東南），與超等夾關對峙。操故意做出將與超等全力拚搏的模樣，而潛遣徐晃、朱靈以步騎四千人，從河東渡過蒲阪津（今山西永濟縣西黃河渡口）到河西紮營。閏八月，操大軍自潼關北渡黃河，兵士先渡，操自與虎士百餘人留南岸斷後。馬超將步騎萬餘人來攻，矢下如雨，操猶坐胡床不動。許褚扶操上船，船工中流矢死，許褚左手舉馬鞍蔽操，右手刺船。校尉丁斐為轉移敵兵攻擊目標，乃放牛馬以餌敵，敵亂取牛馬，操始得渡。操自蒲阪再波河到河西，沿河向南築了一條甬道，繞到潼關背後。超等後方受到威脅，退守渭口（今陝西華陰縣東北）。
操又多設疑兵以迷惑敵人，暗地在渭水上架一浮橋，渡兵紮營於南岸，而設伏於營旁。超等夜襲營，被伏兵擊破。超等見渭水南岸已被操兵突入，遣使請和，表示願割河以西之地，操不許。九月，操軍全部渡過渭水，超等數挑戰，又不許。超等又請割地，並送任子。操用賈詡策，偽許之，而施離間之計。
韓遂請與操陣前敘談，操與遂父同歲孝廉，又與遂少共交遊，於是二人交馬而語，不談軍事，隻敘京都舊故，拊手歡笑。是時超，遂軍各族士兵觀看操者，前後重遝。操笑謂之曰：“汝欲觀曹公邪？亦猶人也，非有四目兩口，但多智耳！”
超等見遂、操談話時間很長，狀甚親切，會畢，超等問遂談話內容，遂曰：“無所言也。”超、遂本來就多摩擦，這時超對遂更疑團重重。他日，操與遂書，多加點竄，好像是遂自己改過的，超等看見，更加狐疑，因此對抗操便談不上精誠合作、同仇敵愾了。
操作了以上動作之後，乃與超等約期會戰。操先以輕兵挑戰，等敵人力量消耗殆盡時，乃縱虎騎夾擊，超等大敗，臨陣斬成宜、李堪等。遂、超奔涼州，楊秋奔安定（郡治臨涇縣，故城在今甘肅鎮原縣東南）。
操既得勝，諸將問操：“初賊守潼關，渭北道缺，不從河東擊馮翊，而反守潼關，引日而後北渡，何也？”操曰：“賊守潼關，若吾入河東，賊必引守諸津，則西河未可渡，吾故盛兵向潼關；賊悉眾南守，西河之備虛，故二將得擅取西河；然後引軍北渡，賊不能與吾爭西河者，以二將之軍也。連車樹柵，為甬道而南，既為不可勝，且以示弱。渡渭為堅壘，虜至不出，所以驕之也；故敵不為營壘而求割地。吾順言許之，所以從其意，使自安而不為備，因畜士卒之力，一旦擊之，所謂疾雷不及掩耳。兵之變化，固非一道也。”
戰爭開始時，操聞關西每一支敵軍開到，都麵露喜色。敵破之後，諸將問其故。操答曰：“關中長遠，若賊各依險阻，征之，不一二年不可定也。今皆來集，其眾雖多，莫相歸服，軍無適主，一舉可滅，為功差易，吾是以喜。”由此可知，關西之兵雖號稱精強，但團結不牢固，指揮不統一，是其致敗弱點。
冬十月，操又自長安討楊秋，圍安定，秋不戰而降，操使秋留守原地，官爵如故。
這時，冀州河間郡（治樂成，在今河北獻縣東南）民田銀、蘇伯趁曹操西征之際，聚眾起義，被曹丕自鄴遣將鎮壓下去。這次起義規模雖不大，但發生在曹魏統治中心地區，所以曹操便不能不自安定撤兵東歸，而留下其親信將領夏侯淵屯駐長安。
操東歸前，參涼州軍事楊阜對操曰：“馬超有英布之勇，甚得羌胡心；若大軍還，不設備，隴上諸郡非國家之有也。”後馬超果率羌胡擊隴上諸郡縣，郡縣皆應之，唯為涼州刺史及漢陽郡太守治所的冀縣城（在今甘肅甘穀縣東南）固守。馬超率諸戎渠帥萬餘人攻城，自建安十八年（213年）正月至八月，救兵不至，州遣別駕閻溫循水潛出求救，為超所殺，刺史韋康為人素仁，不願看到士民傷亡過多，欲與超媾和。參涼州軍事楊阜、趙昂等苦口諫阻，康不聽，終於開城門迎超。超既入，背約殺韋康及太守。楊阜等州吏及士大夫內有報超之誌，時阜姑子撫夷將軍薑敘屯歷城（今甘肅禮縣東南），楊阜藉口喪妻請假得出，遂直奔敘家，見敘及姑，號陶大哭。敘曰：“何以如是”。阜即告以馬超殺害刺史韋康事，而請敘與己併力討超。敘未及答，敘母即慷慨謂敘曰：“韋使君遇難，實一州之恥，亦汝之負，汝無顧我，但當速發，我決不以餘年累汝也”。於是敘與阜定計，使人至冀，結趙昂、梁寬、趙衢等為內應。九月，阜、敘進兵入鹵城，馬超聞知，大怒，趙衢因譎說超，使自出擊敘、阜。超出而趙衢、梁寬等閉冀城門，盡殺超妻子。超進退失據，乃襲破歷城，執敘母。敘母罵超，被殺。阜與超戰，身被五創，昆弟宗族死者七人。超敗奔漢中，投張魯。
關西的武裝力量，最強的是馬超和韓遂。馬超是馬騰的長子，操在進攻荊州之前，已將馬騰徵召入朝，任為衛尉。騰留在關西的軍隊由馬超統率。關西地區除了馬超和韓遂以外，還有不少武裝力量，其將帥雖無大作為，但人馬尚稱精悍，且隴右地形險塞，疆域遼闊，平定亦非易事。操西征的藉口是討伐漢中的張魯。三月，操先令司隸校尉鍾繇進兵關中，然後使征西護軍夏侯淵出河東，與繇會師。
關隴諸將知道操進軍矛頭是指向他們，於是馬超、韓遂、侯選、程銀、楊秋、李堪、張橫、梁興、成宜、馬玩等十部一齊反叛，共十萬人，屯據潼關。操遣安西將軍曹仁督諸將拒之。誡以關西兵精悍，且堅壁自守，不與交鋒。至秋七月，操留長子丕守鄴，自率大軍西征，議者多言：“關西兵習長矛，非精選前鋒，不可當也”。操曰：“戰在我，非在賊也。賊雖習長矛，將使不得以刺，諸君但觀之。”
八月，操至潼關（今陝西省潼關縣東南），與超等夾關對峙。操故意做出將與超等全力拚搏的模樣，而潛遣徐晃、朱靈以步騎四千人，從河東渡過蒲阪津（今山西永濟縣西黃河渡口）到河西紮營。閏八月，操大軍自潼關北渡黃河，兵士先渡，操自與虎士百餘人留南岸斷後。馬超將步騎萬餘人來攻，矢下如雨，操猶坐胡床不動。許褚扶操上船，船工中流矢死，許褚左手舉馬鞍蔽操，右手刺船。校尉丁斐為轉移敵兵攻擊目標，乃放牛馬以餌敵，敵亂取牛馬，操始得渡。操自蒲阪再波河到河西，沿河向南築了一條甬道，繞到潼關背後。超等後方受到威脅，退守渭口（今陝西華陰縣東北）。
操又多設疑兵以迷惑敵人，暗地在渭水上架一浮橋，渡兵紮營於南岸，而設伏於營旁。超等夜襲營，被伏兵擊破。超等見渭水南岸已被操兵突入，遣使請和，表示願割河以西之地，操不許。九月，操軍全部渡過渭水，超等數挑戰，又不許。超等又請割地，並送任子。操用賈詡策，偽許之，而施離間之計。
韓遂請與操陣前敘談，操與遂父同歲孝廉，又與遂少共交遊，於是二人交馬而語，不談軍事，隻敘京都舊故，拊手歡笑。是時超，遂軍各族士兵觀看操者，前後重遝。操笑謂之曰：“汝欲觀曹公邪？亦猶人也，非有四目兩口，但多智耳！”
超等見遂、操談話時間很長，狀甚親切，會畢，超等問遂談話內容，遂曰：“無所言也。”超、遂本來就多摩擦，這時超對遂更疑團重重。他日，操與遂書，多加點竄，好像是遂自己改過的，超等看見，更加狐疑，因此對抗操便談不上精誠合作、同仇敵愾了。
操作了以上動作之後，乃與超等約期會戰。操先以輕兵挑戰，等敵人力量消耗殆盡時，乃縱虎騎夾擊，超等大敗，臨陣斬成宜、李堪等。遂、超奔涼州，楊秋奔安定（郡治臨涇縣，故城在今甘肅鎮原縣東南）。
操既得勝，諸將問操：“初賊守潼關，渭北道缺，不從河東擊馮翊，而反守潼關，引日而後北渡，何也？”操曰：“賊守潼關，若吾入河東，賊必引守諸津，則西河未可渡，吾故盛兵向潼關；賊悉眾南守，西河之備虛，故二將得擅取西河；然後引軍北渡，賊不能與吾爭西河者，以二將之軍也。連車樹柵，為甬道而南，既為不可勝，且以示弱。渡渭為堅壘，虜至不出，所以驕之也；故敵不為營壘而求割地。吾順言許之，所以從其意，使自安而不為備，因畜士卒之力，一旦擊之，所謂疾雷不及掩耳。兵之變化，固非一道也。”
戰爭開始時，操聞關西每一支敵軍開到，都麵露喜色。敵破之後，諸將問其故。操答曰：“關中長遠，若賊各依險阻，征之，不一二年不可定也。今皆來集，其眾雖多，莫相歸服，軍無適主，一舉可滅，為功差易，吾是以喜。”由此可知，關西之兵雖號稱精強，但團結不牢固，指揮不統一，是其致敗弱點。
冬十月，操又自長安討楊秋，圍安定，秋不戰而降，操使秋留守原地，官爵如故。
這時，冀州河間郡（治樂成，在今河北獻縣東南）民田銀、蘇伯趁曹操西征之際，聚眾起義，被曹丕自鄴遣將鎮壓下去。這次起義規模雖不大，但發生在曹魏統治中心地區，所以曹操便不能不自安定撤兵東歸，而留下其親信將領夏侯淵屯駐長安。
操東歸前，參涼州軍事楊阜對操曰：“馬超有英布之勇，甚得羌胡心；若大軍還，不設備，隴上諸郡非國家之有也。”後馬超果率羌胡擊隴上諸郡縣，郡縣皆應之，唯為涼州刺史及漢陽郡太守治所的冀縣城（在今甘肅甘穀縣東南）固守。馬超率諸戎渠帥萬餘人攻城，自建安十八年（213年）正月至八月，救兵不至，州遣別駕閻溫循水潛出求救，為超所殺，刺史韋康為人素仁，不願看到士民傷亡過多，欲與超媾和。參涼州軍事楊阜、趙昂等苦口諫阻，康不聽，終於開城門迎超。超既入，背約殺韋康及太守。楊阜等州吏及士大夫內有報超之誌，時阜姑子撫夷將軍薑敘屯歷城（今甘肅禮縣東南），楊阜藉口喪妻請假得出，遂直奔敘家，見敘及姑，號陶大哭。敘曰：“何以如是”。阜即告以馬超殺害刺史韋康事，而請敘與己併力討超。敘未及答，敘母即慷慨謂敘曰：“韋使君遇難，實一州之恥，亦汝之負，汝無顧我，但當速發，我決不以餘年累汝也”。於是敘與阜定計，使人至冀，結趙昂、梁寬、趙衢等為內應。九月，阜、敘進兵入鹵城，馬超聞知，大怒，趙衢因譎說超，使自出擊敘、阜。超出而趙衢、梁寬等閉冀城門，盡殺超妻子。超進退失據，乃襲破歷城，執敘母。敘母罵超，被殺。阜與超戰，身被五創，昆弟宗族死者七人。超敗奔漢中，投張魯。