刘备在经过雒城的艰苦奋战之后，终于来到了成都城下。此时，诸葛亮也率荆州兵马前来，二有汇合后，为防止张鲁趁机夺取蜀地，便分兵把守蜀中各处要道，在一切准备工作就绪之后，并将成都围了个水泄不通。
此时的刘璋坐在成都城内益州牧府内如热锅上的蚂蚁，可谓是心急如焚，在文武众臣的吵闹声中，是战是降他始终拿不定主意，而城外的刘备则并不急于攻城。一则成都他已经是唾手可得；二则他在经历了入川路上的战斗后，兵员减员较大，为保存实力，他是再也不愿意有大的伤亡。在他看来刘璋已是走投无路，所以他在等待刘璋来降。
只是有一点刘璋的心里是明白的。成都已经是岌岌可危这个他心里固然明白，但如谋臣们所说，成都城内还不数万兵马，且粮食沿尚可支撑一年有余，如果坚守待援，似可还有希望。但即使坚守住了，这个外援却在哪里呢？最终这成都还是别人的。其实，他心里所面临的纠结，只是把这成都送给谁合适的问题。正在他非常纠结的时候，一个人的到来却彻底压垮了他的精神防线，这个人是谁呢？就是让曹操寝食难安的西凉马超。
曹操在潼关大战中击败马超后，不知是何原因却没有乘胜追击，只是追击到了安定便撤军了。这就给了马超以喘息之机，他收集残部，又得以胡人及张鲁部将杨昂的支持，又卷土重来，攻取了凉州并杀死了凉州刺史韦康，自封为征西将军，重新掌握了凉州的军政大权。但马超为人残暴，深为投降的凉州诸将不满，后杨阜密度联合姜叙、李俊等使计将马超又赶出了凉州。马超走投无路，便投奔了张鲁。
马超投靠张鲁后，张鲁因其英勇，所以非常器重，本想将全的妹妹嫁与马超，以进行笼络。但因遭杨昂等人嫉恨劝阻未成，后马超一直被张鲁冷落。此时刘备对成都久攻不下，得知此情后大喜，便派李恢前去劝降。马超经过两三思量，觉得张鲁此人难成大事，不如早做打算，另投明主。便借机逃到了氐中，密信刘备向其投降。
刘备闻讯心中暗喜，认为他的机会终于来了。于是，刘备暗中派了许多士兵给马超，并让这些士兵换成胡人的服装。一切准备妥当，马超择日带领数千“胡军”浩浩荡荡开到了成都城下。时传马超“有信、布之勇”，更兼胡军善于野战，顿时成都城内为之震动，刘璋当即就投降了。据记载，当时城中还有精兵三万人，积蓄的粮食、衣物也足够一年的开销，成都城内的军民都还想与刘备死战，但被刘璋拒绝了。马超一到为何刘璋会立时感到绝望呢？
其实在这里真正的原因史书是没有记载的，但正是由于如此，很多读者加上受《三国演义》的误导，均认为刘璋是害怕马超的英勇，无人能敌。其实这个原因有一定的理由，但不够充分。刘璋所惧怕的并非马超，而是马超所带领的“胡军”，说到底，刘璋惧怕的是是胡人。刘璋为何要惧怕胡人呢？
马超祖居陇西，父子现代经营雍凉二州，而在他们居住的这个区域则多为少数民族与汉族杂居，所以他们背后最强大的支持者乃是“胡人”，主要是羌人和氐人。而马超素来英勇，羌人都非常敬佩他，称其为“神威将军”，哪是把他当成神一样的人了。这在《三国志》及《三国演义》中说法是一致的，所有正史中都提到过马超“素得羌人（胡人）之心”，这也是在《三国演义》中诸葛亮为何要他镇守关西的原因。
在当时的情况下，蜀中除东边及西南方向为汉人有稳定的统治之外，其余地方大多为为少数民族势力范围。不管他们服不服你的统治，但时刻都有反的可能。如后来诸葛亮“七擒孟获”、姜维铁笼山困司马昭等故事，都充分地说明了这一点。当时的情况应该是，在成都长期被围困的情况下，成都城内并不知道外边有多大的变化，看到马超投降刘备后，猜想蜀中已尽数被刘备占领。此时刘璋觉得大势已去，而成都在他看来已经是一座孤城了，兼之又怕胡人，便才决定投降的。
当然，刘璋最主要的还是害怕胡人，光从刘备偷偷给马超增兵，又让其全换上胡人的服装便可知属实。再者，刘璋父子现代经营蜀中，想来也是学与胡人打交道的，自知若是刘备或可应付，一旦胡人加入，则已无还手之力了。
参考:陈寿《三国志》