诸葛亮部自从西征以来，新得川军降兵七万，兵力达到十七万。谭雄、周泰两路兵马驻守永安，文聘部驻守江州，随从诸葛亮攻打成都兵将，有赵云、黄忠、朱恒、严颜、卓膺、傅彤、吴懿、吴兰、吕义、雷同、邓贤等十一将，兵力十万。
刘焉屡战屡败，接连失地，部下兵马严重减员，如今所辖成都、梓潼、建宁、云南四郡，合计尚有九万兵马。李严部共有精兵五万，驻守梓潼，雍岂部一万兵马驻守云南，张翼部一万兵马驻守建宁，成都守军共有两万，由邹靖、王平两将统领。
诸葛亮用兵，向来以攻心为上，攻势不急。李严接到军令，留下高沛统领一万兵马驻守梓潼，与张任带兵四万火速赶往成都。诸葛亮闻李严援兵赶到，并未派兵阻拦，让部下让出一条通道，放李严部入城。
李严进城，先到刘琪灵前拜奠，然后参见刘焉，刘焉此时将李严当成救命稻草，问计李严，李严道：“主公占据四郡之地，兵马尚有九万，为何不战而降。成都不保，可赴建宁，建守不保，可赴云南。必要时可以向南苗借兵，收复失地。”刘焉见李严言辞激昂，也心血来潮，决意不降，命李严为大将军，总领西川军事。
诸葛亮见城中并无降意，围城环视一圈，发现成都土层深厚，地表水极深，触起一条攻城妙计。回营后，诸葛亮吩咐魏延部移营到城下，在军营挖掘地道，逐渐到达城里。
一日，地道建成，魏延统领精兵一万趁夜杀入城中，就近杀开南门，接应大军入城。
李严在城中负责防务，日夜巡逻，疲累不堪，此夜刚刚入睡，突闻城中人喊马嘶，乱成一片，知道大事不妙，召集部下，保护刘焉及诸将家小逃往建宁。谋士谯周、张绍、李恢被擒，诸葛亮闻三人贤名，让严颜前去归降，三人素来敬重严颜，因此皆降。
金旋闻知西征顺利，又得川军兵将无数，不由大喜。金旋细看降将名单，为首之人正是严颜，金旋因为《三国演义》中曾经着墨描写严颜，说其智勇双全，治军有方，封严颜为西川防御使，负责西川诸郡防务。
严颜前被诸葛亮诚意打动，如今金旋不以降将见疑，，不由感激万分，一生再无二心，忠心耿耿，随军出征，留下无数汗马功劳。
西川降将虽多，大都才能平庸，金旋调严兴、张允、向宠、杜远四将，赶赴西川，归诸葛亮调遣。从诸葛亮部调出卓膺、邓贤、傅彤、吕义四将，任命卓膺为庐江守备、邓贤为赤壁守备、傅彤为建平守备、吕义为予章守备。因为吴懿、吴兰、雷同均有将才，让诸葛亮起用为副将，跟随大军征战。因为李恢为西川著名才子，诸葛亮荐其为成都太守，让严兴为成都守备。又起用谯周、张绍两人为从事，随军出征。
成都为著名大郡，川将人数又多，妥善安顿完毕，安排诸葛亮让严颜为主将，统领张允、向宠、杜远领兵三万五千，攻打梓潼城。梓潼守将高沛，曾为严颜部将，一向敬服严颜，闻知严颜统兵来到城下，不敢交战，举城投降。
樟潼不战而下，诸葛亮大为舒心，让严颜、高沛两将领兵三万，驻守梓潼，又任命杜远为梓潼守备，让张允、向宠两将统领本部兵返回成都。
诸葛亮此时整兵完毕，留下张允、向宠两将驻守成都，统领黄忠、魏延、朱恒三将，共七万兵马南下，攻打建宁郡城。
李严保护刘焉退守建宁，此时城中兵力也有七万，西川文武大都聚于此地，武将李严、张任、王平、张冀、刘循、邹靖等，文臣张松、王累、法正、董允、刘巴、秦宓等。
李严因为建宁城防不坚，在建宁城北选择险地扎营，堵住要路，阻击诸葛亮大军。刘焉深知此战关乎西川存亡，让张任、王平、张松、秦宓等皆去协助李严，集合精兵六万付于李严指挥，意欲与诸葛亮部决一死战。
诸葛亮统军赶到，在李严军营北侧十里处扎营，整兵挑战。两军对圆，李严让邹靖出战，朱恒拍马相迎。朱恒善用铁锤，重达三十八斤。与邹靖交手二十余合，邹靖气力不加，回马逃归本阵。不料朱恒坐骑为乌雅宝马，马速极快，瞬间追上邹靖，一锤击中邹靖头顶，邹靖顿时脑浆迸裂，死于马下。
王平与邹靖交好，见好友惨死，怒从心生，拍马上前，与朱恒争战。两将大战五十余合，王平不敌，拨马回阵。李严在邹靖死后，已知朱恒马速极快，此时驻马阵前，距离战场较近，李严见王平不支后退，连忙拍马上前，阻住朱恒，接应王平回阵。李严智勇双全，与朱恒交手百余合，不分胜负。诸葛亮因为朱恒连战三将，恐怕其后力不继，担心有失，鸣金收兵。
法正在建宁守城，密遣心腹送来密信，约定时日，欲献建宁城门。诸葛亮大喜，自与黄忠、朱恒等与李严部缠斗相持，让魏延部二万精兵绕路赶往建宁。法正按照约定，安排亲兵打开西门，放魏延大军进入城中。
川军主要将领此时都在前线，与诸葛亮部相持，城中留守之人，皆非将才。刘焉亲兵见形势危急，李严部不能及时回救，杀出一条血路，卫护刘焉父子逃往云南。
建宁城宁一班文人谋士，皆为魏延部所擒。川将家眷，也同时被掳。诸葛亮部军纪严明，魏延命军士寻找一处僻静园落，将川将家眷都迁住此处，又调拨五百亲兵，担任保护之责。
城中安民完毕，魏延分兵一半，让法正统领驻守建宁，自率余兵出城助战。
李严部将家眷，皆在建宁城中，闻知建宁陷落，将无战心，兵无斗意。诸葛亮见其军心动摇，指挥各部同时出击。李严部支撑不到半个时辰，军阵溃散，李严统领败兵，欲要绕城退往云南，正逢魏延部出城助战。
李严武艺本在魏延之下，又值心慌意乱之时，不慎为魏延用枪杆扫落下马，魏延步军上前，将其生擒活捉。张任在旁看见李严被擒，统兵过来相救，朱恒此时赶了上来，及时挡住张任。西川败军在李严被擒之后，更是慌不择路，不知所从，投降大半。张任在路上逐渐聚集败兵，共得三万，退往云南。
建宁一战，诸葛亮又得降卒三万，部下兵力已达到二十万。诸葛亮因为李严有大将之才，亲自出面劝说，李严因为刘焉大势已去，家眷又被掳夺，无奈之下投降。