当天晚上，张合率领一万精兵，悄悄出营，往张飞的大营赶去。快到营前时，看到营里灯火通明，张飞正坐在帐中喝酒，鼾声像打雷一样。张合大喜，带兵冲进营中，却发现帐里空无一人，只有几十个草人。张合知道中了计，赶紧下令撤退，却听到营外喊声大起，张飞率领军队从左右两边杀过来，曹军大乱，死了很多人。张合拼命突围，带着残兵往瓦口关逃去。
张飞带兵追赶，一直追到瓦口关下。瓦口关地势险峻，易守难攻，张合靠着关口坚守，张飞几次进攻，都没成功。张飞就亲自去勘察地形，发现瓦口关左边有一条小路，只能容一个人一匹马通过，可以绕到关口后面。于是他让副将雷铜率领一万人马，假装攻打瓦口关正面，吸引张合的注意力，自己则带着五千精兵，从小路绕到关口后面。
雷铜带兵到关前，百般叫阵，张合果然带兵出关迎战。两军打得正激烈时，忽然听到关口后面喊声大起，张飞率领军队杀到关前，张合大惊，知道后路被断，不敢再恋战，带兵往汉中逃去。张飞率军追击，曹军死了一半多，张合丢下马爬上山，只带着十几个骑兵逃了出去。
宕渠之战，张飞大败张合，稳固了益州北部的防线，让曹操不敢轻易向南侵犯。这一战，张飞先用骄兵之计，引诱张合夜袭；后来又勘察地形，派出奇兵绕到敌军后面，充分展现了他的军事才能。战后，刘备论功行赏，封张飞为西乡侯，兼任巴西太守。
当时，诸葛亮曾对刘备说：“张飞虽然性急，但用兵越来越老练，宕渠这一战，他的计谋和勇猛，都能和关羽相比了。”刘备也感叹道：“三弟跟着我这么多年，成长为智勇双全的一代名将，真是蜀汉的幸运啊！”
章武元年（221年），刘备在成都称帝，国号为汉，史称蜀汉。同年，关羽兵败麦城，被孙权的部将吕蒙杀死，首级还被送到了曹操那里。刘备听说关羽的死讯，悲痛欲绝，决定讨伐东吴，为关羽报仇。
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当时，张飞正镇守阆中，听说关羽死了，更是怒不可遏，每天痛哭流涕，喝得酩酊大醉，对部下又打又骂。刘备派使者到阆中，命令张飞率领一万人马，去江州和自己会合，一起讨伐东吴。
张飞接到命令后，让部将范强、张达在三天内打造出白旗白甲，准备讨伐东吴时挂孝出征。范强、张达进帐报告：“白旗白甲数量太多，三天内根本做不完，希望将军能宽限几天。”张飞当时正因为关羽的死而暴怒，听了两人的话，更是火上浇油，喝令手下把他们绑在树上，每人打了五十鞭。
打完后，张飞指着他们骂道：“如果三天内做不完，就把你们砍头示众！”范强、张达被打得皮开肉绽，心里又害怕又怨恨，私下商量：“张飞性子暴躁，要是三天内做不完，我们肯定会死。不如先下手为强，杀了张飞，投奔东吴。”
当天晚上，张飞在帐中喝得大醉，躺在床上睡着了。范强、张达揣着匕首，悄悄溜进帐中，见张飞睡得正香，鼾声如雷，就上前一刀割下了他的首级，连夜逃出阆中，往东吴跑去。
第二天，张飞的部将见帐里没人，进帐查看，发现张飞已经死了，首级也不见了，大惊失色，赶紧派人去成都向刘备报告。刘备听说张飞的死讯，像被雷击中一样，半天说不出话，接着放声大哭：“二弟刚去世，三弟又被害，我身边的得力助手，全没了啊！”
张飞的死，不仅让蜀汉失去了一位名将，更让讨伐东吴的战争雪上加霜。后来，刘备讨伐东吴在夷陵兵败，蜀汉国力大减，再也难以实现收复中原的愿望了。
《三国志》的作者陈寿评价道：“张飞勇猛雄壮，仅次于关羽，曹魏的谋臣程昱等人都称赞关羽、张飞是能敌万人的猛将。但张飞敬重有学识的君子，却不体恤普通士兵；关羽善待士兵，却对士大夫傲慢，这是两人的缺点啊。”张飞一生，勇猛无比，智谋也不断增长，却最终因为“不体恤下属”被部下杀死，实在是英雄的悲剧。
张飞死后，刘备追封他为“桓侯”，把他葬在阆中。阆中百姓感激他的恩德，为他建了庙，一年四季都祭祀他。后世的人，也大多称赞他的勇猛，敬重他的忠义。
在戏剧舞台上，张飞常以“黑脸”形象出现，手里拿着丈八蛇矛，威风凛凛。他“长坂坡喝退曹军”“义释严颜”等故事，更是广为流传。唐代诗人杜甫曾写过《登岳阳楼》，诗里“吴楚东南坼，乾坤日夜浮。亲朋无一字，老病有孤舟。戎马关山北，凭轩涕泗流”，虽然没有直接提到张飞，却暗含着对三国英雄的追忆，而张飞的勇猛，正是三国英雄气概的代表。
宋代文学家苏轼在《东坡志林》里写道：“街巷里的小孩调皮，家里人嫌麻烦，就给钱让他们坐在一起听人讲古事。讲到三国的时候，听到刘备打败仗，孩子们就皱着眉头，甚至掉眼泪；听到曹操打败仗，就高兴得欢呼。从这就能看出，君子和小人的影响，一百代都不会断绝。”其中，张飞作为刘备麾下的名将，形象早已深入人心，成了“忠义勇武”的象征。
到了明清时期，《三国演义》问世，张飞的形象变得更加丰满——他既是“怒鞭督邮”的刚直之人，也是“义释严颜”的仁德将领；既是“长坂坡吓退百万兵”的勇士，也是“瓦口关大破张合”的智将。虽然有“鲁莽”的一面，却更显得真实可爱。
千年之后，当人们说起“三国名将”，张飞的名字始终会被提起。他的丈八蛇矛，他的一声怒吼，他的忠义仁勇，早已越过历史的尘埃，成了中华文化里“英雄”的代名词。就像阆中张飞庙里的一副对联写的：“力扶汉鼎，一代英名垂宇宙；气吞吴魏，千秋勇烈震乾坤。”