关羽见四冢危急，便亲自率领步、骑兵五千人出战，徐晃迎击，关羽退走。关羽在堑壕前设围了十重鹿角，本来是非常坚固的防线，但因为徐晃对关羽紧追不舍，徐晃的追兵和关羽的败兵就一起进入了关羽对樊城的包围圈。于是，包围圈被打破，傅方、胡修都被杀死，关羽撤围退至沔水南岸，船只仍据守沔水，曹军去襄阳的路隔绝不通。
起先，孙权曾派人为自己的儿子向关羽的女儿求婚，关羽辱骂来使，拒绝结亲，孙权十分恼恨。《典略》还记载关羽在攻樊城时，因嫌孙权援兵迟缓而大骂“狢子敢尔”，并表示樊城一旦攻下，就可以灭了孙权。孙权得知后，假意写信向关羽道歉，内心已对关羽产生敌意。关羽素来善待士卒，但对士大夫们却很骄横。南郡太守糜芳和将军傅士仁素来厌恶关羽的轻慢态度。当关羽领兵出征时，糜芳、傅士仁两处负责供应粮草军需，两人不悉心救助关羽。关羽放出话，：“回去之后，就惩治他们！”糜芳、傅士仁听闻后，都恐惧不安。孙权听后，就暗中派人去诱降糜芳、傅士仁。孙权命吕蒙为主帅，偷袭荆州。孙权亲自率军为后援，糜芳和傅士仁果然不战而降，南郡陷落。
后来，关羽得知南郡失守，立即向南回撤。回师途中，关羽多次派使者与吕蒙联系，吕蒙每次都厚待关羽的使者，允许在城中各处游览，向关羽部下亲属各家表示慰问，有人亲手写信托他带走，作为平安的证明。使者返回，关羽部属私下向他询问家中情况，尽知家中平安，所受对待超过以前，因此关羽的将士都无心再战了，士卒渐渐溃散，在回到当阳后西退至麦城。
建安二十四年十二月，孙权使人诱降关羽，关羽诈降，立幡旗、造象人于城上，趁机出逃。孙权听从吴范之言，知道关羽是诈降，便派潘璋、朱然截断关羽归路。当时关羽身边仅十余骑，一路突围至距益州不过一二十里的临沮，最终和长子关平、都督赵累被潘璋的司马马忠擒获，与关平于临沮被害。起初关羽出逃时，孙权让虞翻占筮，虞翻：“不出二日，必当断头伤其耳。”最终如虞翻所言。
孙权将关羽首级送给曹操，以诸侯之礼安葬关羽尸骸。
景耀三年九月，蜀汉后主刘禅在追谥几位重要大臣时，追谥关羽为“壮缪侯”。他的儿子关兴继承了爵位。
景耀六年，庞德之子庞会随钟会伐蜀。蜀汉灭亡后，庞会将关羽全家杀害。
曹操：事君不忘其本，下义士也。
张辽：羽受公恩，必立效报公而后去也。
程昱：刘备有英名，关羽、张飞皆万人之敌也，权必资之以御我。
郭嘉：张飞、关羽者，皆万人之敌也，为之死用。
董昭：羽为人强梁。
刘晔：关羽、张飞勇冠三军而为将。关羽与备，义为君臣，恩犹父子。
傅干：张飞、关羽勇而有义，皆万人之敌，而为之将。
周瑜：刘备以枭雄之姿，而有关羽、张飞熊虎之将，必非久屈为人用者。
张俨：羽围襄阳，将降曹仁，生获于禁，当时北边大忧惧，孟德身出南阳，乐进、徐晃等为救，围不即解。
温恢：关羽骁锐，乘利而进，必将为患。
吕蒙：斯人长而好学，读左传略皆上口，梗亮有雄气，然性颇自负，好凌人。今东西虽为一家，而关羽实熊虎也，计安可不豫定？且羽君臣，矜其诈力，所在反覆，不可以腹心待也。今羽所以未便东向者，以至尊圣明，蒙等尚存也。
陆逊：羽矜其骁气，陵轹於人。始有大功，意骄志逸。
诸葛亮：孟起兼资文武，雄烈过人，一世之杰，黥、彭之徒，当与益德并驱争先，犹未及髯之绝伦逸群。忠之名望，素非关、马之伦也。而今便令同粒马、张在近，亲见其功，尚可喻指；关遥闻之，恐必不悦，得无不可乎！
廖立：是羽怙恃勇名，作军无法，直以意突耳，故前后数丧师众也。
杨戏：关张赳赳，出身匡世，扶翼携上，雄壮虎烈。藩屏左右，翻飞电发，济于艰难，赞主洪业，侔迹韩、耿，齐声双德。交待无礼，并致奸慝，悼惟轻虑，陨身匡国。
陈寿：初，飞雄壮威猛，亚於关羽，魏谋臣程昱等咸称羽、飞万人之敌也。羽善待卒伍而骄於士大夫。关羽、张飞皆称万人之敌，为世虎臣。羽报效曹公，飞义释严颜，并有国士之风。然羽刚而自矜，飞暴而无恩，以短取败，理数之常也。
袁准：张飞、关羽与刘备俱起，爪牙腹心之臣，而武人也。
张辅：张飞关羽，皆人杰也。
葛洪：咸谓勇力绝伦者，则上将之器；洽闻治乱者，则三九之才也。然张飞关羽，万人之敌，而皆丧土辱主，授首非所。
裴松之：关羽扬兵沔、汉，志陵上国，虽匡主定霸，功未可必，要为威声远震，有其经略。
秃发傉檀：臣子逃归君父，振古通义，故魏武善关羽之奔。
李暠：咏群豪之高轨，嘉关张之飘杰。誓报曹而归刘，何义勇之超出。据断桥而横矛，亦雄姿之壮发。
阎负、梁殊：骁勇多权略，攻必取，战必胜，关、张之流。
张仲宣：张辽运筹之方，可以归之於先轨；关羽搴旗之效，可以论之於后尘。
黄茂才：气盖世，勇而强。万众中，刺颜良。
陈亮：夫关羽好勇而无谋，恃气而骄功，此其势甚易谲也。
朱熹：关羽恃才疏卤，自取其败。
陈元靓：剑气凌云，实曰虎臣。勇如一国，敌万人。蜀展其翼，吴折其鳞。惜乎中勇，前后绝伦。
方回：万人为翰墨，无一曹思王。万人握干殳，无一关云长。
郝经：羽、飞昭烈，啑血起义，夙定君臣之分，期复汉室，百折兴王。阚如两虎啸风从龙，夹之以飞，雄猛震于一世，号称万龋羽报效于操，致书而去，飞瞋目横矛，而与操决。矫轿义烈，上通于，汉于是乎不亡。
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