刘勋打败蛮军后，率军进驻长沙。长沙城在诸葛亮的治理下，已经恢复了往日的繁荣。这次战争，汉军各营都有损失，诸葛亮将新练的士卒补充到汉军各营中。
刘勋利用半个月的时间整训完士兵，发兵直指桂阳城下。当初，赵范趁刘勋危难之际，攻打零陵。现在，刘勋回过神来，当然要找赵范算账。
建安五年（公元200年）五月中旬，刘勋起兵三万，攻打桂阳。
桂阳太守府内的赵范得到消息后，吓得是瑟瑟发抖。急招心腹主簿陈应和管军校尉鲍隆前来商议对策。
“敌军三万，浩浩荡荡而来，我军该如何应对？”
赵范已乱了分寸，不知道该如何应对。
“我军只有两万，汉军却有三万，况且汉军战斗力极强，还是早点投降为好。”
鲍隆和汉军在零陵城下打过仗，知道汉军的战斗力。所以，他不敢和汉军打仗，便建议赵范投降。
“非也！非也！”
主簿陈应连连摇头，说道：“敌军虽有三万，但是我军可凭借城墙之险，阻击汉军，我们也不一定会输。”
“这……”
太守赵范见自己的心腹意见不一致，一时拿不定主意，不知如何是好。
桂阳城下的刘勋，见赵范迟迟没有回应，便下令三军，全力攻城。
“公子有令，全军攻城！”
“公子有令，全军攻城！”
“……”
传令兵将刘勋的命令一遍一遍地传达给三军。
“杀杀杀……”
汉军听到命令后，呼喊着向城墙奔去。刘勋历来赏罚分明，每次刘勋都会按赏罚规定，封赏有功将士。所以，汉军打起仗来很是拼命。
转眼间，数十架攻城云梯已经搭在了桂阳城城头。
魏延冲在了第一个，他是想第一个冲上城头，拿首功。
五溪将军沙摩柯也不示弱，这是他投靠刘勋后的首战，他也急切想表现自己的能力，也是拼命地往前冲。
城头上的桂阳郡士兵，吓得哆哆嗦嗦，愣住了。
“快，放箭！”在守城校尉的催促下，桂阳士兵才想起来用弓箭射击汉军。
“嗖！嗖！嗖”弓箭密密麻麻地射了下来，可是有点晚了。
此时，魏延已经爬上了云梯的上方，魏延一手举着盾牌，一手拿着大刀，拼命往前冲。
沙摩柯见魏延超过自己的进度了，连忙加快速度，将敌军的羽箭纷纷挑落，拼命地往上爬。
“你们等等我！”这时甘宁提着狼牙戟也赶了上来。
此次大战，刘勋认为敌军实力一般，所以只带了灭寇将军魏延、厉武将军甘宁和五溪将军沙摩柯。这三位将领实力也很强，对阵桂阳城这些守军，那是绰绰有余。
“杀杀杀！”
汉军中，有几千名士兵装扮很是特别，赤裸着上半身，披头散发，举着明晃晃的大刀，争先恐后地登上了云梯，也不顾城头上砸下的石头和射下的羽箭。这些士兵正是五溪营的五千蛮军。编入汉军后，刘勋对他们一律是同等看待，并没有因为他们是外族士兵而歧视，平常的待遇和其他汉军士兵没有什么区别。这些五溪兵本来就是淳朴实在，见刘勋把他们当成自家人看待，没有不感恩戴德的。他们想用自己的实际行动来报答刘勋。
虽然这些五溪营士兵不知道“士为知己者死”这句话，但是他们实实在在地做到了这一点。
三位汉军先锋几乎同时登上了城头，纷纷举起手中的兵器向敌军杀去。
甘宁的狼牙戟左突右闪，所过之处敌军纷纷倒下，逐渐在墙头杀出一条血路，他后边的汉军趁势登上城墙，扩大立足的地方。
而另一个城头上的魏延，一把大刀挥舞的是得心应手。他刚刚跨上城墙，就有一队敌军向他杀来，魏延大吼一声，迎了上去，这些桂阳兵根本就不是他的对手，一刀劈下去，三名敌军一命呜呼。其余的敌军看到后，都吓破了胆，刚想后退，就被魏延一刀劈死。才一刻钟的功夫，魏延就杀死了数十位敌军士兵。
沙摩柯也是颇有勇力，虽然不像甘宁和魏延那样，正规地练过武艺，但经过近十年实战厮杀，一杆铁蒺藜骨朵挥舞起来倒也虎虎生风。他的兵器舞出一个圆弧，圆弧边上的敌军纷纷倒下，血肉模糊。
三位先锋都为身后的汉军开辟了道路，汉军如潮水般涌入城头，大喊着杀向敌军。喊声最大的，要数五溪营的士兵了。他们举着明晃晃的大刀，向桂阳兵砍去，就如同切菜一样。
桂阳兵很少打过仗，从未见过如此凶猛的先锋以及如此拼命地士兵，心中惊恐万分，没过多久就全线奔溃了，也顾不上身后校尉的催促，纷纷后退。由于城墙上挤满了人，桂阳兵像无头苍蝇般逃窜，一不留神就从城墙上摔了下去，头颅重重地摔在了地上，顿时脑浆迸裂，惨不忍睹。
汉军是越打越顺，大家都想争取杀更多的敌军，拿到更多的赏钱。这些桂阳兵在汉军的眼里都变成了金子、五铢钱和爵位官职。虽然部分桂阳军和汉军拼杀的也是非常的勇敢的，但是依然没有缓解己方军队败退的趋势。、
守城的桂阳兵的防线最终崩溃了，有的大叫着跑下城墙，有的直接跪地投降。
对于跪地投降的士兵，汉军收缴了他们的兵器，将他们赶到了墙角，并没有杀害他们。因为汉军军纪很严，攻城前刘勋严格交代过他们，不能滥杀无辜，看来效果好不错。虽然，大家都想杀更多的敌军，获得更多的赏赐，可是汉军将士并没有因此杀一个无辜的人。看来，汉军确实军纪严明，能打胜仗也在情理之中。
敌军纷纷溃散，相互践踏，死伤不计其数，甘宁、魏延、沙摩柯率军在后面紧追不舍。从外城一直追杀到内城。三个时辰的功夫，汉军攻城士兵就已经拿下了整个桂阳城墙，夺取了东西南北，四个城门。
控制东门的魏延命令士兵打开东门城门，早已等在城外的刘勋立刻率领身后三千重骑兵冲入桂阳城。一个冲锋就将赶来增援东门的五千敌军冲散，不到一刻钟，就将这队的敌兵彻底打败了。
此时，桂阳城是喊杀声四起，汉军愈战愈勇，敌军斗志越来越薄弱，局势已越来越明朗。
“主公，不……不好了，汉军攻入城内了，我们死伤无数！”
一位亲兵将城池失陷的消息报告给了赵范。
“啊！”赵范惊讶地从座位上摔了下来，他们没想到汉军这么快就攻破了城池。
“主公，如今大势已去，还是降了吧。”
鲍隆急忙说道，当时在零陵城下，他是被汉军吓破了胆。
“是啊，主公，事已至此，不降是不行了。我听说安汉将军刘勋颇为仁义。襄阳大世族苏代勾结蛮军攻打武陵，犯下了滔天大罪。可是，刘勋胜利后，并没有杀了他。主公投降后，刘勋必会厚待主公的。”
陈应的转变真是快，他见汉军攻破桂阳城，知道大势已去，便劝阻赵范投降。真是墙头草，随风而倒。
“好吧，我还是投降吧。”
赵范见大势已去，自己的两个心腹也要求投降，便无奈地做了投降的决定。
赵范一方面派人向刘勋宣告投降，让全城士兵放弃抵抗；另一方面，带着桂阳城的大小官员跪在太守府门前，将印信举在头顶，等待刘勋的到来。桂阳士兵接到赵范的命令后，纷纷放弃抵抗，扔下兵器，向汉军投降。
刘勋得到赵范投降的消息后，心中大喜，命令汉军不要滥杀无辜，然后带着一队人马赶到太守府，接受赵范的投降。
见赵范老老实实地跪在太守府门前，刘勋厉声问道：“为何勾结蛮军，攻我零陵！”
赵范吓得是哆哆嗦嗦，颤抖着回答道：“我不趁机攻你，你也会来打我桂阳。桂阳士兵久疏战场，根本就不是你们的对手。”
“既然知道打不过我，为何不早点投降，白白死了这么多人！”
刘勋的声音是越来越严厉。
赵范吓得瘫倒在地上，嘴里说不出一句话。
刘勋看到后，心中不禁哑然一笑，“如此窝囊之人，也想成为一方诸侯，真是可笑。”
“鲍隆，你偷袭我零陵城该当何罪！”
刘勋看见了跪在面前的鲍隆，很是生气，决心要教训他一番。
“回公子，当时我是太守赵范的手下，各为其主而已，请公子见谅！”
鲍隆倒是很直白，不过意思很明确。对待自己的主子，会忠心耿耿。现在投靠刘勋了，也会对刘勋忠心耿耿的。
刘勋听到后，哈哈大笑，不仅没责罚，还让鲍隆官复原职。
刘勋依然任命赵范为桂阳太守。但是，赵范必须带着桂阳的大印到襄阳去居住，就如同零陵太守刘度一般，这叫做遥领。只有虚名而已，并无实权。
至此，荆南四郡已经全部落入汉军的手中。
此次除了得到了长沙和桂阳两郡，还收服了五溪地区，获得了五十万的人口，收获颇丰。况且五溪地区金矿和铜矿资源丰富，这两种金属都是铸造钱币的重要原材料，价值难以估量。
刘勋令关羽统领虎威左右两营共一万名士兵进驻长沙，防守荆南四郡，而刘勋则率军返回了襄阳。
此时，天下各地诸侯之间的争夺越来越激烈，正进入白热化阶段……