曹操基本上统一了北方之后,于公元20聘为江夏太守,仍统本部兵,镇守汉川(今江汉平原)。益州牧刘璋也遣兵给曹操补军,开始向朝廷交纳贡赋。曹操更加骄傲轻敌,不听谋臣贾诩暂缓东下的劝告,送信恐吓孙权,声称要决战吴地。冬,亲统军顺长江水陆并进。孙刘联军在夏口部署后,溯江迎击曹军,遇于赤壁。曹军步骑面对大江,失去威势,新改编及荆州新附水兵,战斗力差,又逢疾疫流行,以致初战失利,慌忙退向北岸,屯兵乌林(今湖北洪湖境),与联军隔江对峙。曹操下令将战船相连,减弱了风浪颠簸,利于北方籍兵士上船,欲加紧演练,待机攻战。周瑜鉴于敌众己寡,久持不利,决意寻机速战。部将黄盖针对曹军“连环船”的弱点,建议火攻,得到赞许。黄盖立即遣人送伪降书给曹操,随后带船数十艘出发,前面10艘满载浸油的干柴草,以布遮掩,插上与曹操约定的旗号,并系轻快小艇于船后,顺东南风驶向乌林。接近对岸时,戒备松懈的曹军皆争相观看黄盖来降。此时,黄盖下令点燃柴草,各自换乘小艇退走。火船乘风闯入曹军船阵,顿时一片火海,迅速延及岸边营屯。联军乘势攻击,曹军伤亡惨重。曹操深知已不能挽回败局,下令烧余船,引军退走。联军水陆并进,追击曹军。曹操引军离开江岸,取捷径往江陵,经华容道(今潜江南)遇泥泞,垫草过骑,得以脱逃。曹操留曹仁守江陵,满宠屯当阳,自还北方。周瑜等与曹仁隔江对峙,并遣甘宁攻夷陵(今宜昌境)。曹仁分兵围甘宁。周瑜率军往救,大破曹军,后还军渡江屯北岸,继续与曹仁对峙。刘备自江陵回师夏口后,溯汉水欲迂回曹仁后方。曹仁自知再难相持,次年被迫撤退。赤壁大战后,刘备乘胜取得武陵、长沙、桂阳、零陵等四郡,次年又任荆州牧,奠定了壮大发展、进据益州的基础。曹操吸取失败教训,大兴水军,进控江淮,与孙权对峙。孙权为抗曹,继续与刘备联盟,任其在荆州发展。三国鼎立格局逐渐形成。