李严投降后，导致绵竹失守，张任和刘璝等人退至雒城，与刘璋之子刘循共同在此抵御刘备的进攻。刘备包围雒城近一年，最终攻破此城，成都门户大开，后刘备又得到了大将马超相助，刘璋遂降，益州就此为刘备所占据。
【法正劝降】
刘备率领大军包围雒城之后，已经背叛刘璋的法正不顾廉耻写信（注1）给其劝降，但刘璋拒绝了投降。
在历史上那些背逆的小人中，法正绝对可以谈得上是一个代表人物。他在暗中勾结刘备并且出卖自己的君主刘璋后，还厚着脸对刘璋说自己是忠心的，还敢劝刘璋投降，并且还是一副为了刘璋好的态度。
可以说法正这个益州集团的内部人员反而伤的刘璋最深。
从旁观者的角度来看，可以说法正的确有点恶心，有些不要脸不要皮。但法正这样说也却有着响应的底气，因为当时的局面对于刘璋是真的很不利。
当时益州主要包括蜀郡、犍为、越隽、牂柯、永昌、汉中、广汉、巴西、巴东、益州（益州有益州郡的）等郡，犍为以南的越隽、牂柯、永昌、益州四郡在益州南方，和成都较远，同时力量相对弱小，汉中郡被张鲁所割据，广汉、巴西、巴东、犍为已经基本被刘备所得，蜀郡也只有成都和雒城一带还在刘璋手中，在这种情况下刘璋的希望的确不大了。
然而这也不代表刘备就能轻松夺取益州了，要不然的话法正也没必要写信劝降刘璋了，在当时孙权和刘备之间的关系已经开始恶化，孙权甚至已经接走了自己的妹妹孙夫人，而曹操随时可能发兵再次南下入侵荆州，或者是夺取汉中，刘备的外部局势是不容乐观的，在这种情况下刘备需要早日平定益州，以减少变数。
但刘璋并不甘心的，当时雒城是由刘璋的儿子刘循守卫，刘璋依然怀有希望，所以在雒城没有失陷之前，刘备没有打到成都之前，刘璋是不会投降的。
【攻破雒城，包围成都】
刘备进军包围雒城后，张任勒兵战于雁桥，却战败被擒。刘备听闻张任之忠勇，令军士劝降张任，张任厉声答道：“老臣我终究是不会侍奉二主的。”于是被杀，刘备为之叹息。后雒城被围近一年才被攻克。
夺取雒城后，刘备率军与张飞、诸葛亮、赵云等人合围成都，但当时成都城内还有有三万精良部队，粮食也够支持一年，加上城内百姓也不希望投降，所以刘璋依然有一战之力。
但很快刘备派建宁督邮李恢说降马超，刘备知道马超要来投后，高兴的说道：“我得到益州了！”于是派人去迎接马超，且偷偷把自己的一支军队给马超，让马超率兵合围成都。马超率领兵马径直到成都，屯兵于城北，城中所有人都因为马超威名而惊恐，不到十天的时间，成都军民就崩溃了。
刘备于是派简雍劝降刘璋，刘璋说：“我父子在益州二十多年，没有给百姓施加恩德，却打了三年，许多人死在草莽野外，只是因为我的缘故。我怎么能够安心！”于是打开城门，与简雍同车出城投降，部下没有不哭的。
建安十九年（214），刘焉、刘璋父子在益州长达二十六年的统治就此落下帷幕，刘备成为了益州新的主人。
【刘璋后事】
刘璋归降后，刘备将其迁至公安，并将财物归还于他，再让其佩振威将军印信。刘璋有两个儿子，其长子为刘循，妻子是庞羲之女，曾经在刘备攻益州时，在雒城驻守抵抗刘备的攻势长达一年，刘璋投降后，由于岳父庞羲的推荐，一直在蜀汉任职，拜为奉车中郎将。
东吴孙权杀关羽，得荆州后，刘璋在荆州也为孙权所控制，孙权遂以刘璋为益州牧，驻于秭归，但是不久刘璋病死。
刘阐是刘璋次子，一说名纬，在刘备失去荆州后，刘阐曾经于蜀汉雍闿等地作乱之时，刘璋去世之后，再被东吴任命为益州刺史，驻守在交州、益州边境。诸葛亮平南蛮后刘阐归吴，官至御史中丞。
魏晋时期史学家张璠曾经评价刘璋，说到：“刘璋愚弱而守善言，斯亦宋襄公、徐偃王之徒，未为无道之主也。张松、法正，虽君臣之义不正，然固以委名附质，进不显陈事势，若韩嵩、（刘光）〔刘先〕之说刘表，退不告绝奔亡，若陈平、韩信之去项羽，而两端携贰，为谋不忠，罪之次也。”
【大赏功臣】
刘备夺取益州之后，他兼任益州牧，以诸葛亮为辅佐，法正为谋士，关羽、张飞、马超为武将，许靖、糜竺、简雍为幕僚，其他如董和、黄权、李严等原是刘璋授用的官员，吴壹（即吴懿）、费观等又是刘璋的姻亲，彭羕又为刘璋所排挤，刘巴为过去遭忌恨之人，刘备均安排在显要的职位上，使他们充分发挥自己的才能，于是有志之士，竞相劝勉尽力。
入蜀后，刘备大赏功臣，他赐予诸葛亮、法正、张飞及关羽四人黄金各五百斤，白银千斤，钱五千万，锦千匹，作为诸将中最高赏赐。诸葛亮受任为军师将军，署左将军府事，法正被任命为蜀郡太守、扬武将军，任命张飞为巴西太守。
而刘备拜麋竺为安汉将军，地位还在军师将军诸葛亮之上，赏赐虽然不是但待遇是众臣之中最高的，简雍则被拜为昭德将军，待遇仅次于麋竺，与孙乾相同。
其他如马超则被任命为平西将军，并命他总督临沮军事，爵位还是之前的都亭侯，赵云为翊军将军，黄忠为讨