历史上关中易守难攻，所以曹操亲自前来之后并没有和马韩联军死拼硬打，而是积极采取谋略，自己率领主力部队在潼关拖住敌人，暗中派徐晃、朱灵等将乘天黑渡过蒲阪津，成功占领黄河以西，之后曹操率领大军过河，越过潼关和马韩联军对峙，从而消除了对方的地理优势。
后曹操用贾诩的离间之计，一举击溃关中联军。
为了平定关中之乱，曹操亲自领兵西征，与马超的军队隔着潼关对峙。当时曹操拖住马超的部队，暗中派徐晃、朱灵等将乘天黑渡过蒲阪津，占领黄河以西，安营扎寨。
同年闰八月（一说九月），曹军从此渡河，占据北岸和马韩联军对峙。据说曹操将要渡河，他率领部队到了河边，让大军先行，自己和许褚及虎士百余人断后。这时马超率步骑万余，来劫杀曹操，箭矢如雨。许褚对曹操说：“贼兵多，现在我们的部队已经过河，您也该走了。”于是扶曹操上船，贼兵势不可挡，余下的部队都争着上船，船超重将没。许褚斩杀攀船者，左手举着马鞍来为曹操挡箭，右手推着船渡河。校尉丁斐见情况危急，放出大批牛马引诱贼兵，贼兵争抢牛马，队形大乱，曹操才得以渡过黄河，沿河边向南修筑通道。当日，如果没有许褚和丁斐，曹操就危险了。
马韩联军败退后，占据渭口抵抗，曹操便多设疑兵，暗中用船将部队送入渭水，架设浮桥，乘夜分兵在渭水南岸扎营。关中军队于夜间偷袭曹营，曹操派伏兵将他们击败。马超等人驻守渭南，派人送信，以割让黄河以西为条件求和，曹操没有答应。
据《山阳公载记》，当初曹操军驻扎在蒲阪，想要西行渡河，马超听说后对韩遂说：“可以在渭河北岸据守，不到二十天，河东粮食用尽，敌军便自行撤军了。”但是被韩遂的“半渡击之”的计谋代替。曹操后来听闻了马超的计策后，感叹：“马超小儿不死的话，我恐怕连葬身的地方都没有了”。
另据《曹瞒传》记载，曹操在准备渡河之际，马超率军杀来，当时曹操的前军刚刚渡过，而曹操自己仍然在胡床上不动。张郃等人看情况危机，立刻扶曹操上船。河水很急，驶了四、五里，马超军仍不断追赶、射箭，箭矢像下雨一样，大军都不知曹操安危，十分担心。后来各人见曹操平安无事，悲喜交集，但曹操却大笑：“今日差点被小贼困住呀！”
但是一到南岸，马超的骑兵就发起一轮又一轮的冲击，曹军根本就没有时间扎营。岸边又都是松软的沙子，更没有办法扎营。娄圭就建议到：“现在天气寒冷，可以用土沙筑城，然后灌进水，水结成冰，坚硬的像铁石一样。城池一夜便可建城。”曹操听取了他的建议，夜里派兵过河用土沙建城。曹军在这座沙城的掩护下，全部渡过了渭水。
曹军渡河之后，从此变被动为主动，牢牢控制住了战事的主动权。
在曹操率军渡河之后，关中联军失去了防御上的优势，战争的天平已经开始向曹操倾斜。之后，曹操更是采取了贾诩的离间之计，分化马超和韩遂之间的关系，又表明上答应关中诸侯的求和，暗中却调集军队，整合备战，最终一举将关中联军击溃，从而平定关中。
曹操率大军渡河后，马超多次前来挑战，曹操坚守不出，使马超欲急战速胜不得。九月，马超等人再次提出划地为界的要求，并送子为人质。贾诩认为可以表面上假意应允，麻痹对方，实际积极准备，伺机歼敌。曹操又问贾诩如何破敌，贾诩说：“离间他们”，曹操一听就表示自己明白了。
韩遂请求与曹操相见。曹操与韩遂父亲在同一年被推荐为孝廉，又与韩遂是同辈，曾有交情。当二人会面时，他们马靠马在阵前谈了很长时间，不谈军事，只说当年在京都的旧事，说到高兴处，二人拍手大笑。会面结束，马超等人问韩遂：“曹公说了什么？”韩遂却回答：“没有什么。”马超等对韩遂的态度十分怀疑，担心他与曹操私下联系。过了几天，曹操给韩遂书信，信中却故意在多个言词上涂涂抹抹，改来改去，就像是韩遂改动一样；马超等疑心愈来愈大，曹操便趁此时与联军约定决战。
据《魏书》记载，曹操准备日后再与韩遂等人会谈，诸将说到：“主公和敌人交谈，不宜放松警惕，可以设置木架子，防范敌人的袭击。”曹操以为然。会面时，关中联军将领和士兵们纷纷前来看曹操是什么人，曹操笑着对他们说：“你们都想看曹某吧！我也只是一个普通人，不是有四只眼睛、两张嘴巴，只是较多智谋罢了！”又在一次会晤之中，曹操一反原先一贯示弱于敌的作法，突然列出五千铁甲骑兵，阵列森严，“精光耀日”，关中各军，无不为之震慑惊恐。
当时曹操与韩遂、马超等单独谈话，左右皆不随行，仅带许褚一人。马超自负其勇力绝人，想要暗中偷袭曹操，但平日经常听闻许褚的大名，怀疑随从的即是此人。于是问曹操：“曹公的虎侯在哪里？”曹操用手指了指许褚，许褚怒目视之，马超遂不敢动。
据《江表传》记载，期间马超韩遂在与曹操当面谈判时，马超自负其勇力绝人，在马前放置六斛米囊，骑马来回奔走，用斛米测量曹操的体重，想要暗中偷袭擒捉曹操，但听说曹操的护卫许褚，勇猛过人，所以放弃了这个想法。曹操不久后知道，心有余悸，说：“差点被狡猾的贼人所欺凌。
曹操在马超和韩遂相疑之时与他们约定日期会战，先用轻装部队挑逗敌军，打了很长时间后，派出精锐骑兵夹攻，大败敌军，成宜、李堪等都被斩首。韩遂、马超等人逃到凉州，杨秋逃到安定郡，关中就此平定了。
