關羽見四塚危急，便親自率領步、騎兵五千人出戰，徐晃迎擊，關羽退走。關羽在塹壕前設圍了十重鹿角，本來是非常堅固的防線，但因為徐晃對關羽緊追不捨，徐晃的追兵和關羽的敗兵就一起進入了關羽對樊城的包圍圈。於是，包圍圈被打破，傅方、胡修都被殺死，關羽撤圍退至沔水南岸，船隻仍據守沔水，曹軍去襄陽的路隔絕不通。
起先，孫權曾派人為自己的兒子向關羽的女兒求婚，關羽辱罵來使，拒絕結親，孫權十分惱恨。《典略》還記載關羽在攻樊城時，因嫌孫權援兵遲緩而大罵“狢子敢爾”，並表示樊城一旦攻下，就可以滅了孫權。孫權得知後，假意寫信向關羽道歉，內心已對關羽產生敵意。關羽素來善待士卒，但對士大夫們卻很驕橫。南郡太守糜芳和將軍傅士仁素來厭惡關羽的輕慢態度。當關羽領兵出征時，糜芳、傅士仁兩處負責供應糧草軍需，兩人不悉心救助關羽。關羽放出話，說：“迴去之後，就懲治他們！”糜芳、傅士仁聽聞後，都恐懼不安。孫權聽說後，就暗中派人去誘降糜芳、傅士仁。孫權命呂蒙為主帥，偷襲荊州。孫權親自率軍為後援，糜芳和傅士仁果然不戰而降，南郡陷落。
後來，關羽得知南郡失守，立即向南迴撤。迴師途中，關羽多次派使者與呂蒙聯係，呂蒙每次都厚待關羽的使者，允許在城中各處遊覽，向關羽部下親屬各家表示慰問，有人親手寫信托他帶走，作為平安的證明。使者返迴，關羽部屬私下向他詢問家中情況，盡知家中平安，所受對待超過以前，因此關羽的將士都無心再戰了，士卒漸漸潰散，在迴到當陽後西退至麥城。
建安二十四年十二月，孫權使人誘降關羽，關羽詐降，立幡旗、造象人於城上，趁機出逃。孫權聽從吳範之言，知道關羽是詐降，便派潘璋、朱然截斷關羽歸路。當時關羽身邊僅十餘騎，一路突圍至距益州不過一二十裏的臨沮，最終和長子關平、都督趙累被潘璋的司馬馬忠擒獲，與關平於臨沮被害。起初關羽出逃時，孫權讓虞翻占筮，虞翻說：“不出二日，必當斷頭傷其耳。”最終如虞翻所言。
孫權將關羽首級送給曹操，以諸侯之禮安葬關羽屍骸。
景耀三年九月，蜀漢後主劉禪在追諡幾位重要大臣時，追諡關羽為“壯繆侯”。他的兒子關興繼承了爵位。
景耀六年，龐德之子龐會隨鍾會伐蜀。蜀漢滅亡後，龐會將關羽全家殺害。
曹操：事君不忘其本，天下義士也。
張遼：羽受公恩，必立效報公而後去也。
程昱：劉備有英名，關羽、張飛皆萬人之敵也，權必資之以禦我。
郭嘉：張飛、關羽者，皆萬人之敵也，為之死用。
董昭：羽為人強梁。
劉曄：關羽、張飛勇冠三軍而為將。關羽與備，義為君臣，恩猶父子。
傅幹：張飛、關羽勇而有義，皆萬人之敵，而為之將。
周瑜：劉備以梟雄之姿，而有關羽、張飛熊虎之將，必非久屈為人用者。
張儼：羽圍襄陽，將降曹仁，生獲於禁，當時北邊大小憂懼，孟德身出南陽，樂進、徐晃等為救，圍不即解。
溫恢：關羽驍銳，乘利而進，必將為患。
呂蒙：斯人長而好學，讀左傳略皆上口，梗亮有雄氣，然性頗自負，好淩人。今東西雖為一家，而關羽實熊虎也，計安可不豫定？且羽君臣，矜其詐力，所在反覆，不可以腹心待也。今羽所以未便東曏者，以至尊聖明，蒙等尚存也。
陸遜：羽矜其驍氣，陵轢於人。始有大功，意驕誌逸。
諸葛亮：孟起兼資文武，雄烈過人，一世之傑，黥、彭之徒，當與益德並驅爭先，猶未及髯之絕倫逸群。忠之名望，素非關、馬之倫也。而今便令同列。馬、張在近，親見其功，尚可喻指；關遙聞之，恐必不悅，得無不可乎！
廖立：是羽怙恃勇名，作軍無法，直以意突耳，故前後數喪師眾也。
楊戲：關張赳赳，出身匡世，扶翼攜上，雄壯虎烈。藩屏左右，翻飛電發，濟於艱難，讚主洪業，侔跡韓、耿，齊聲雙德。交待無禮，並致奸慝，悼惟輕慮，隕身匡國。
陳壽：初，飛雄壯威猛，亞於關羽，魏謀臣程昱等鹹稱羽、飛萬人之敵也。羽善待卒伍而驕於士大夫。關羽、張飛皆稱萬人之敵，為世虎臣。羽報效曹公，飛義釋嚴顏，並有國士之風。然羽剛而自矜，飛暴而無恩，以短取敗，理數之常也。
袁準：張飛、關羽與劉備俱起，爪牙腹心之臣，而武人也。
張輔：張飛關羽，皆人傑也。
葛洪：鹹謂勇力絕倫者，則上將之器；洽聞治亂者，則三九之才也。然張飛關羽，萬人之敵，而皆喪土辱主，授首非所。
裴鬆之：關羽揚兵沔、漢，誌陵上國，雖匡主定霸，功未可必，要為威聲遠震，有其經略。
禿發傉檀：臣子逃歸君父，振古通義，故魏武善關羽之奔。
李暠：詠群豪之高軌，嘉關張之飄傑。誓報曹而歸劉，何義勇之超出。據斷橋而橫矛，亦雄姿之壯發。
閻負、梁殊：驍勇多權略，攻必取，戰必勝，關、張之流。
張仲宣：張遼運籌之方，可以歸之於先軌；關羽搴旗之效，可以論之於後塵。
黃茂才：氣蓋世，勇而強。萬眾中，刺顏良。
陳亮：夫關羽好勇而無謀，恃氣而驕功，此其勢甚易譎也。
朱熹：關羽恃才疏鹵，自取其敗。
陳元靚：劍氣淩雲，實曰虎臣。勇如一國，敵萬人。蜀展其翼，吳折其鱗。惜乎中勇，前後絕倫。
方迴：萬人為翰墨，無一曹思王。萬人握幹殳，無一關雲長。
郝經：羽、飛昭烈，啑血起義，夙定君臣之分，期複漢室，百折興王。闞如兩虎嘯風從龍，夾之以飛，雄猛震於一世，號稱萬人敵。羽報效於操，致書而去，飛瞋目橫矛，而與操決。矯轎義烈，上通於天，漢於是乎不亡。
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