当时侍中辛毗、主簿刘晔也在军中，前军占领阳平附近的南北山后，派人告知夏侯惇和许褚，两人还不信，夏侯惇亲自到前线确认战果后，这才确信，回来告诉曹操，曹操立即下令，全军进攻。张卫军失去险要，再也抵挡不住，全线溃散。曹军一鼓作气攻下阳平关。
张鲁听说阳平关丢了，又要投降，这回又有人出来阻止，不过，不是要他继续抵抗，而是教他如何将投降后的利益最大化。谋士阎圃说：“今军新败，主公您这时去投降，必为曹军轻视，不如暂去巴中投朴胡，然后再降，方为上策。”张鲁同意了，带着部下逃往巴中。
临走前，部下想把府库点火烧掉，张鲁不同意，说我们本欲归顺国家，如今退避实属迫不得已，府库中金银宝货乃国家所有，不可烧，下令封存府库贴上封条。
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。