建安二十四年(219年)十一月,历史的剧情再次反转:因东吴大将吕蒙袭破荆州,关羽被迫败走麦城。十二月,关羽从麦城突围,在前往临沮途中被东吴潘璋的司马马忠斩杀。刘备在成都听到关羽被杀的噩耗,顿时悲愤满膺,发誓要起兵讨伐东吴,为关羽报仇雪恨。
建安二十五年(220年)十月 ,刘备还在筹备兵员、船只、粮草,而他心心念念想要复兴的汉室却已经灭亡了。其时,曹丕在许都城郊筑造了一座受禅台,接受汉朝末代皇帝刘协的禅让,即位为新皇帝。有传言说刘协已经被曹丕杀害。消息传来传去,传到了成都,刘备越发悲伤,命令益州全境为刘协戴孝,并追谥他为“孝愍(mǐn)皇帝”。但事实上,刘协当时并没有死,而是被曹丕贬为山阳公,直到十四年后才安然去世,被魏明帝曹叡追谥为“孝献皇帝”,即历史学家所说的“汉献帝”。
太傅许靖、安汉将军麋竺、军师将军诸葛亮等人向刘备上书,说普天下的老百姓需要一位真正的君主,而不是曹丕那个假冒的皇帝。如果刘备能够担当这样的使命,从益州崛起,必然能够改写所有人的命运,实现大汉朝的中兴。否则的话,人们就会对刘备失望,并因此纷纷离开。刘备再三推脱不得,就在建安二十六年(221年)四月登基,以大汉朝继承人的身份称帝,任用诸葛亮为丞相,起用“章武”为新年号。
刘备当上皇帝后做的第一件事就是起兵为关羽报仇。章武元年(221年)七月,刘备亲自率军出征。将军吴班、冯习等人带领先锋部队进入巫峡,并迅速把战线推进到秭(zǐ)归、夷陵。章武二年(222年)二月,刘备亲临一线,在猇(xiāo)亭设置大营,向东吴大都督陆逊发起挑战。陆逊并不应战,与刘备相持将近半年。同年六月,陆逊发起突袭,以火攻击破了刘备大营。同年八月,刘备收兵退回巫峡,在白帝城一病不起。