建安十六年，刘备来到江州北边，然后顺着垫江水来到涪城，这里距离成都有三百六十里。刘璋听说刘备来了，竟然亲自带着三万多步兵和骑兵，还准备了豪华的车马和营帐，一路上浩浩荡荡，那场面，真是威风八面，阳光照在车马和营帐上，光芒四射。刘璋到了涪城，就和刘备会面了。两人见面后，双方的将士们你来我往，互相交流，还摆起了酒宴，痛痛快快地喝了一百多天的酒。刘璋为了表示自己的诚意，还给了刘备大量的物资，让他去攻打张鲁。一百多天后，两人才分别。《吴书》里记载，刘璋送给刘备二十万斛大米、一千匹马、一千辆车，还有数不清的丝绸锦帛。
可谁能想到，第二年，刘备到了葭萌关后，不但没去打张鲁，反而调转马头，向南攻打刘璋的地盘。刘备的军队一路上势如破竹，刘璋的军队根本抵挡不住。建安十九年，刘备的大军包围了成都，这一围就是几十天。当时，成都城里还有三万精兵，粮草和物资也足够支撑一年，城里的官员和老百姓都决心和刘备拼个你死我活，要和成都共存亡。
可刘璋看着满城的百姓，心里实在不忍心。他说：“我们父子在益州统治了二十多年，却没给老百姓带来什么实实在在的好处。这三年来，老百姓为了打仗，死伤无数，他们的鲜血染红了草地，这都是因为我的缘故啊，我怎么能心安理得呢！” 说完，刘璋就打开城门，出城投降了。他手下的人看到这一幕，都忍不住流下了伤心的眼泪。刘备把刘璋迁到南郡公安，还把他原来的财物和振威将军的印绶都还给了他。
后来，孙权杀了关羽，夺取了荆州。孙权为了拉拢人心，就任命刘璋为益州牧，让他驻守在秭归。刘璋去世后，南中地区的豪强雍闿占据益郡造反，归附了东吴。孙权又封刘璋的儿子刘阐为益州刺史，让他镇守在交州和益州的交界处。直到丞相诸葛亮平定南中，刘阐才回到东吴，后来还做到了御史中丞的职位。
其实，刘璋的长子刘循，娶了庞羲的女儿。刘备平定蜀地后，庞羲做了左将军司马，刘璋就请求让刘循留在庞羲那里。刘备也没为难他们，封刘循为奉车中郎将。就这样，刘璋的两个儿子，一个在东吴，一个在蜀汉，从此天各一方，再也没能团聚。
后人评价说，以前魏豹听到许负的预言，就把薄姬娶进家门；刘歆看到图谶上的文字，就改了自己的名字和表字，可最后他们自己都没能逃过灾祸。不过，福气却降临到了他们的后代身上。这说明老天爷的安排不能随便强求，天命也不是想怎么盼就能怎么来的，这都是有实实在在的例子可以证明的。
再说说刘璋的父亲刘焉，他听到董扶说益州有天子之气，就一心想着占据益州；听了看相人的话，就忙着给儿子求婚吴氏。他还私自制造皇帝用的车驾和服饰，妄图夺取天下，真是被权力和野心冲昏了头脑！刘璋这人，本来就没什么雄才大略，却在这乱世之中占据着一方地盘。他这种没有本事却坐在高位上的人，就像骑着老虎却没本事驾驭，早晚要招来灾祸。他的基业被别人夺走，其实也是意料之中的事，算不上什么意外的不幸。
张璠也说，刘璋这人虽然性格愚笨软弱，但心地还算善良，就像历史上的宋襄公、徐偃王一样，还算不上是那种无道的昏君。可张松、法正这两个人，虽然和刘璋有君臣的名分，却心怀二心。他们既不像韩嵩、刘先那样，在刘表面前坦诚地分析局势，出谋划策；也不像陈平、韩信那样，光明正大地离开项羽，另寻明主。而是两面三刀，对刘璋不忠不义，这种行为，真是罪大恶极！