公元212年（建安十七年），曹操派徐晃与夏侯渊平定隃麋、汧诸氐，在安定会师。曹操还邺后，又派徐晃与夏侯渊平鄜（今陕西省延安地区）、夏阳余贼，斩杀梁兴，降三千余户。
公元215年（建安二十年）七月，徐晃随曹操征讨张鲁，徐晃因功升为平寇将军。不久，解将军张顺之围，击陈福等三十余屯，皆破之。同月，曹操回邺，任夏侯渊为都护将军，率徐晃与张郃驻守阳平关（今陕西勉县西），以拒刘备，自己返回邺城。
公元218年（建安二十三年），刘备进攻汉中（治南郑，今陕西汉中）。四月，蜀军进至阳平关。夏侯渊、张郃、徐晃等率军阻击。刘备派部将陈式等十余营袭击马鸣阁（今四川广元北），企图切断曹军后方通道，被徐晃击败，蜀军自投山谷，死者甚多。曹操听说后，非常高兴，给了徐晃指挥军队的符节，并下令说：“这一条阁道是汉中的咽喉险要之地，刘备想断绝内外联系，夺取汉中。将军这一举粉碎了刘备的计划，真是妙计中的妙计啊！”后来，夏侯渊阵亡，曹操亲到汉中，撤出了剩余的部队。
公元219年（建安二十四年）六月，刘备继取汉中后，派孟达、刘封攻占汉中郡东部的房陵、上庸等地，势力有所扩展。七月，孙权欲攻合肥，魏军大部调动淮南防备吴军。镇守荆州的蜀前将军关羽，抓住战机，留南郡（治江陵，今湖北江陵）太守糜芳守江陵，将军傅士仁守公安（今湖北公安西北），自率主力北攻荆襄（魏荆州治新野，今河南新野；襄阳郡治襄阳，今湖北襄樊）。
当时征南将军曹仁驻扎在樊城（今湖北襄樊），将军吕常驻扎襄阳，左将军于禁及立义将军庞德驻扎在樊城北。徐晃（时为平寇将军）驻扎宛（今河南南阳市），协助曹仁征讨关羽。
八月，大雨，汉水暴涨，于禁七军均被水淹，在关羽水军猛攻下，于禁被迫投降，庞德力战被俘杀。关羽乘胜围攻樊城，并以一部兵力包围襄阳。此际，魏荆州刺史胡修、南乡（治南乡，今河南淅川东南）太守傅方，均降于关羽，陆浑（今河南嵩县东北）人孙狼等，亦杀官起兵，响应关羽，关羽声势一时“威震华夏”。曹操认为汉献帝在许都，与贼临近，一度准备迁都，因丞相司马司马懿及曹椽蒋济劝谏而停止。[13]?曹操采纳了司马懿利用矛盾破坏孙、刘联盟，以坐收渔翁之利的策略，派使者去见孙权。同时指令徐晃率军援救曹仁。徐晃所部多为新兵，难以与关羽争锋，于是进至阳陵坡驻扎（樊城北），曹操派将军徐商、吕建传令：“要等到兵马集结后，一起出击。”当时关羽前部屯偃城，徐晃佯筑长堑，示以将切断蜀军后路。蜀军惧被围，烧营撤走，徐晃军进据偃城，两面连营，渐向围城蜀军逼近，徐晃军营距关羽所围仅三丈。
曹操使者返回洛阳，带来孙权密信。说即派兵西上袭击关羽。但请保密。以防关羽得知有备。曹操采纳董昭意见，故意泄漏信中内容。曹操令徐晃用箭将孙权密信内容，分别射入樊城及关羽营中。被围魏军得信后，士气倍增，防守更坚；关羽得信后，则进退两难。
此时，曹操为了解救樊城、襄阳，已率主力由洛阳进抵摩陂（今河南郏县东南）。并已先后派殷署、朱盖等十二营兵进至偃城，悉归徐晃指挥。
关羽军主力屯围头，一部屯四冢。徐晃以声东击西战术，扬言欲攻围头，却出其不意突袭四冢。关羽恐四冢有失，自率步骑五千出战，战前，由于关羽和徐晃是同乡而且关系很好，两人隔着遥远对话，但说平生。不及军事，不久徐晃下马宣军令：“得关云长首级的人。赏金千斤。”关羽惊怖，说：“大哥，你说的这是什么话？”徐晃回答：“这是国家之事。”?随后两军混战，关羽被徐晃击败，当其退走营寨时，徐晃率军穷追不舍，紧随其后冲入营内。当时关羽营寨，外围深壕及鹿角十重，障碍设施极为严密，若从营外强攻极为困难。现乘其军陷于混乱之机，由内突袭，一举大破之，杀降蜀之胡修、傅方。[16]?关羽遂撤围退走，樊城围解。不久，东吴大都督吕蒙偷袭江陵，关羽被俘杀。此战，对于巩固曹操的南部疆土，稳定后方都起了重大作用，不仅挫败关羽的强大攻势，更重要的是破坏孙、刘联盟，改变了当时的战略格局，使曹操掌握了战略主动权。樊城、襄阳城危之时，曹操将名将张辽和诸将皆调回，以援曹仁，然张辽等未至，徐晃已解二城之围，其功可比张辽的合肥之役。
曹操在一篇令中说：“敌人围堑鹿角十重，将军致战全胜，遂陷贼围，多斩首虏。我用兵三十余年，以及所听说过的古代善于用兵的人，没有能够这样