十六年（公元211年）
1、
春，正月，任命曹操世子曹丕为五官中郎将，设置官属，为副丞相。
2、
三月，曹操派司隶校尉钟繇征讨张鲁，派征西将军夏侯渊等将兵出河东，与钟繇回师，仓曹属高柔进谏说：“大兵西出，韩遂、马超以为是来袭击自己，一定相互煽动。应该先招集三辅，三辅地区平定了，汉中即可传檄而定。”曹操不听。
关中诸将果然起疑心，马超、韩遂、候选、程银、杨秋、李堪、张橫、梁兴、成宜、马玩等十部皆反，其众十万，屯据潼关。曹操派征西将军曹仁督诸将拒之，严令坚壁不出，不与交战，命五官中郎将曹丕留守邺城，统帅诸军，以奋武将军程昱参谋曹丕军事，门下督、广陵人徐宣为左护军，统帅留守部队，乐安人国渊为居府长史，总管全局。
秋，七月，曹操亲自将兵征发马超等。议者多认为：“关西兵习练长矛，没有精选前锋，不可抵挡，曹操说：“怎么战，主动权在我，不在敌。敌人虽然有长矛，但是最后捞不到地方刺。诸君只管等着瞧。”
八月，曹操抵达潼关，与马超等隔着关隘扎营。曹操一边对马超军保持压力，一边秘密派遣徐晃、朱灵以步骑兵四千人在蒲阪津渡过黄河，在黄河西岸扎营。
闰八月，曹操从潼关北渡黄河，兵众先渡，曹操率虎士百余人在南岸断后，马超将步骑兵一万余人攻击，箭如雨下，曹操仍坐在胡床（折叠凳）上不动。许诸扶曹操上船，船工中流箭而死，许诸左手举着马鞍，为曹操挡住流箭，右手执篙刺岸。校尉丁斐放出牛马为饵，马超士兵乱了，都去抢牛马，曹操于是得以渡河。曹操从蒲阪再渡黄河向西，然后沿着河岸修筑夹道，向南推进。马超等退守渭口（渭水入黄河处，就是潼关），曹操于是多设疑兵，秘密派船载兵入渭河，修建浮桥，夜里分兵结营于渭河南岸。马超等乘夜来袭营，被伏兵击破。马超等屯驻渭南，遣使提议割让黄河以西土地求和，曹操不许。
九月，曹操进军，全军渡过渭河。马超等数次挑战，曹操又不出战。马超坚持要求割地，并送儿子到京为人质。贾诩认为可以假装接受，曹操问他什么计策，贾诩说：“离间计。”曹操说：“明白了！”
韩遂请求与曹操相见，曹操与韩遂有旧交情，于是两马相交，在两军阵前聊了半天，没有一句话说到军事，只是说些京都故旧，抚掌欢笑。当时军中汉人、胡人，围观的前后重叠，曹操笑着对大家说：“你们想看看曹公什么样子吗？我也是人而已，不是有四只眼睛，两张嘴巴，只是智慧多一定罢了。”
会面结束，马超问韩遂：“说了些啥？”韩遂说：“什么也没说。”马超于是起了疑心。过了几天，曹操给韩遂送去一封书信，故意涂抹修改，好像是韩遂自己改的一样。马超于是更加怀疑韩遂。
曹操于是与之约期会战，先以轻兵挑战，大战良久，纵虎骑兵夹击，大破之，斩成宜、李堪等。马超、韩遂逃亡凉州，杨秋逃亡安定。
诸将问曹操：“当初，敌人守潼关，渭水北岸防备空虚，将军为什么不从河东直接攻击冯翊郡，而反而驻守潼关，然后再北渡黄河？”
曹操说：“敌军守潼关，如果我进军河东，敌军一定把守诸渡口，我军就没法渡河向西了。所以我大军驻扎潼关，与敌军对峙，吸引敌军主力，然后徐晃、朱灵二位将军才得取得西河。当我引军北渡的时候，敌人不能和我争西河，就是因为有二位将军在。我们连接车辆，竖起栅栏，修建甬道向南，一方面是让自己立于不败之地，另一方面也是向敌人示弱，以为我们很胆小。渡过渭河之后，坚守不出，拒绝交战，也是为了让敌人骄傲。所以他们都不修筑营垒，不准备长期作战，而是要求割地求和。我顺着他们的意思，假装同意，是让他们安心放松，不做战备，然后积蓄士卒之力，一举将他们击破，这正是迅雷不及掩耳之势。兵法变化，不是固守一个方法。”
当初，关西诸将每一部到，曹操就面有喜色，诸将问他缘故，曹操说：“关中广阔，道路遥远，如果贼军各依险阻，我们要去征发，都不是一年两年能平定的。如今他们全都来报到，人数虽然多，相互不服，军队没有统帅，一举就可消灭他们，省了多少工夫！所以我很喜悦。”
冬，十月，曹操从长安北征杨秋，包围安定。杨秋投降，恢复他的爵位，让他招抚流民。
十二月，曹操从安定回师，留夏侯渊屯驻长安。任命议郎张既为京兆尹。张既招怀流民，兴复县邑，百姓都爱戴他。
韩遂、马超之叛，弘农、冯翊等县邑都响应，唯独河东之民没有二心。曹操与马超隔着渭河对峙，军粮一概依赖河东。等到击破马超，储备的军粮还剩二十万斛。曹操于是给河东太守杜畿增加俸禄到中二千石。
