公元208年，刘表病重，孙权于是加紧时机向荆州进攻；投靠刘表、驻扎新野的刘备也借口抵御曹操和孙权，把所属军队扩充到几万人，并命令关羽于樊口大力训练水军，准备抢夺荆州；刘表长子刘倚为后母蔡氏家族所逼，进驻夏口。8月，刘表病死，次子刘宗在实力派舅舅蔡瑁兄弟、张允、蒯越等的支持下，任荆州牧。曹操于是率领大军迅速从叶、宛的小路南下，击败刘备守军，占领新野；刘宗在王粲、蒯越、蔡瑁等人的建议下投降曹操。刘备企图占领南郡(江陵)，依靠那里大量的物资抵抗曹操；曹操得知刘备意图后，自己亲自率领5000精锐骑兵星夜追击刘备，由于大量百姓跟随刘备南下，曹军于当阳长坂为追上刘军，而关羽、诸葛亮已经事先撤退到夏口，刘军大败，刘备、赵云等“仅以身免”；刘备无奈只好改变主意，退回夏口。曹操取江陵后，又攻娶招降了荆州8郡，受降刘宗水、陆军达10万人；刘备于是派诸葛亮与孙权结盟，孙权在听取了周瑜、鲁肃、诸葛亮的分析后，决定抗曹，并命令周瑜、鲁肃、程普带3万多水军与刘备回合。11月，曹操率领10余万大军，进攻夏口的刘备；曹操水军在赤壁与孙刘联军遭遇交战失礼，曹操领主力到达后，大军在乌林驻扎；由于水土不服，曹军大量染上血吸虫玻为了克服曹军不适应水战的缺点，曹操命令把大部分船只用铁索连起来，形成为日后惨败致命的“连环船”。周瑜、黄盖等人发现连环船有不易躲避火烧的致命弱点，决定利用火攻；通常冬天吹北风，而江南由于气候问题，每年在12月有几天是反常吹东南风；为方便纵火，周瑜、黄盖使出“苦肉计”，曹操被蒙骗上当。在一个北风转东南风的夜晚，黄盖诈降，成功纵火，曹军大乱，联军乘机进攻；曹军大量烧死、淹死、投降，曹操在亲卫队的保护下，仓皇从华容道逃回江陵；为避免战船落入联军手中，曹操命令放火烧毁其他营寨的所有战船。同时孙权在南方进攻合肥，曹操无奈命令张辽、乐进、李典星夜驰援合肥；留下曹仁、徐晃守江陵，自己退回许昌。一年后，曹操命令曹仁、徐晃退出江陵，防守襄阳、樊城，荆州大部分于是落入刘备、孙权手中。209年，孙权从东线进攻合肥，于合肥为刘馥所挡。曹操10余万大军，败给了只有5--6万的孙刘联军，主要的原因是血吸虫病的流行和水土不服令北方军队丧失了战斗力，而曹操过于骄傲轻敌是主要的主观原因；而联军充分的利用了各个有利的条件，所以赢得胜利是理所当然的事情。赤壁之战，曹操的所有水军全部丧失，而刘备、孙权在赤壁之战后实力大大增强，曹操失去了在短时间内统一中国的机会，对后世的影响相当大。