广汉郡统辖十一城，雒城、新都、绵竹、什邡、涪城、梓潼、白水、葭萌、郪城、广汉、德阳。黄忠跟随刘备驻守葭萌关。
葭萌原是苴国都邑的别称，东周战国时期，蜀王杜尚将其弟杜葭萌封于汉中，号苴侯，封邑即称葭萌。秦惠文王更元九年，秦国兼并苴国，在苴侯都邑建置葭萌县。葭萌关是蜀境的险要关城，地处秦蜀交通要道，涪水与白水汇合之处，三面临水四面环山，关前关后，山峦重叠，危岩峭壁，树木萧森。旱路上通汉中，下至成都，顺江而下可达巴西重镇阆中，地理位置非常重要。兵家形容葭萌关是峰连玉垒，地接锦城，襟剑阁而带葭萌，踞涪江而枕白水，诚天设之雄也。以城为关的防守建筑，全汉仅此一处，其它地方的城镇和关隘都是分设的。由于葭萌地理位置和战略地位特殊重要，成为历代兵家必争之地。北方诸侯进兵巴蜀，必须争夺葭萌，因为只有跨过此地，才算真正踏上征服巴蜀大地的征途，于是这里便有全蜀咽喉，川北锁钥之称。黄忠驻守葭萌关，准备相机攻打张鲁，收取汉中，再配合起兵凉州的马超，并图讨伐曹操的大事。可是白水督杨怀、高沛，屯兵在前，暗中限制刘备的军事行动；而广汉太守张肃屯兵在后，积极配合杨怀、高沛，克制刘备并向往曾有选拔重用的恩公曹操。这使刘备的意志不能延伸，黄忠的计划难以实现。
建安十七年公元二一二年，冬季十月，曹操兴兵征讨孙权，攻打濡须，孙权向荆州求援。曹操同时派遣乐进率部攻打荆州。刘备接到诸葛亮的军事文书，心里担忧，认为如果曹操击败孙权，必然乘胜进取荆州，这样一来，就会失去一处北伐曹操的路线。他给刘璋写信说：“曹操攻击孙权，孙权前来求援，我与孙权夲是唇齿之邦，不得不救，而关羽兵力薄弱，如今不去救援，曹操就一定能攻占荆州，进而入侵益州边界，远远比张鲁更令人担忧，张鲁只是一个割地自守的贼寇，绝不敢轻来犯境，不足以令人忧虑。我现在想勒兵返回荆州，与孙权会同击破曹操，只是兵少粮缺，请发精兵三万，行粮十万斛，相助伐曹大计。”杨怀得知刘备要向刘璋借兵求粮，即教高沛守关，自回成都劝阻刘璋。
刘璋接到刘备的书信，立即向部下询问处事办法。杨怀高沛认为刘璋请来刘备，是纵虎入室，只能严加防范，免生兵祸，如果拨助军马钱粮，则是帮虎添翼。身为汉室宗亲的刘璋，夲应以兴复汉室大业为重，与同宗刘备精诚团结，协助刘备收复汉中，夺双凉州，配合北伐曹操。然而他缺乏长远的目光和博大的胸怀，看不出刘备在徐州和在荆州那样和平共处的经历，没有陶谦那样的胸襟，也不如刘表那样的大度，一再听信部分官员的劝解，三心二意，迟疑不定，最终导致宗亲生隙，发生兵变。此时刘璋听到杨怀的劝导，这个一向缺乏主见的州牧，当即改变主意，按照部将的意思，给刘备拨发老弱军兵四千，粮米一万斛，依然令杨怀、高沛紧守关隘。
冬季十二月，刘备接到刘璋的回信，他对刘璋非常失望，对部下将土说：“我们替益州征讨强敌，军队辛苦劳累，而刘璋却吝惜财物，如此吝啬小气，如何能使将士们为他作战效力呢？”
张松听说刘备要回荆州，赶紧写信给刘备说：“如今大事很快就能成就，怎么能放弃益州而离开呢？”张松同时还给法正写信，劝他劝阻刘备不要离开益州。张松又给兄长广汉太守张肃写了一封信，劝他高抬目光，放宽胸怀大力支持刘备的事业。张肃因此得知张松替刘备谋划的机密，担心受到牵连，于是向刘璋告发了张松的阴谋。
刘璋当即下令逮捕张松，将他斩首，同时向各处关口要塞的将领发布文书，下令他们都不要再和刘备往来。
刘备驻兵益州一年，最终没有和刘璋建成牢固的联合战线，反而又陷入了崩溃的局面，他由此非常恼怒，对刘璋彻底绝望。为了实现隆中决策，北伐曹操，他需要益州这个战略基地，而刘璋并不像陶谦、刘表那样，他占据天府之国，却缺乏远略大志，不能合作兴汉伐曹的宏图大业，反而充当北伐曹操的绊路石。这种情形令刘备痛心疾首，只得打消了合作共事的计划。此时他接到关羽在青泥击败乐进的捷报，而江东孙权方面的战局也开始转变，刘备便立即决定釆用庞统的军事谋划，武力夺取益州。庞统向刘备献计说：“某有三条计策，请主公自择而行。”他说：“现在应该暗中编选精兵昼夜兼程直接袭击成都，刘璋既不懂军事，又素来没有预备，大军突然降临，可以一举平定，这是上策。杨怀高沛都是刘璋的名将，各自统领强兵在关头拒守，听说他们屡次上书劝谏刘璋，把将军送回荆州。将军派人去通知他们说，现在荆州出现紧急情况，要回师救援，并派人打点行装，表面上做出打算回去的样子，这两个人既佩服将军的英名，又欣喜将军要离去，我估计他们一定会轻装骑马，前来拜见将军，趁机将他们捉拿，吞并他们的部队，夺下关隘，先取涪城，然后再向成都，这是中策。如果退还白帝城，同荆州联合，再逐步图谋进取益州，这是下策。若迟疑不去，将要陷落困境。”刘备说：“上计太急促，下计太缓慢，中计不缓不疾，可以采用。”
刘备依计行事，提兵出发，先令人报上白水关。
白水关又名关头，属白水县，蜀中特大军事关隘，地处蜀汉交通线上，旱路北通秦陇，南接葭萌，水路溯白水而上可到凉州，下可达巴郡。这座关城横断峡谷，两边都是险峰，实为益州祸福之门，是从北面取蜀地的关键所在。正因为白水关地理位置重要，战国以来都在此处设关筑寨，派兵驻守，为了争夺白水关，这里战事频繁，秦国大军攻打蜀国，军队就是从汉中进至白水关，再沿白水去葭萌，与蜀王决战取胜，夺取白水关，就打开了通往益州中心的通道，因此黄忠对白水关志在必得。
杨怀、高沛闻报，暗中商议对策，准备各藏利刃在身，在送行的时候刺杀刘备，永绝益州大患。两将带随行二百人出关送行，其余人马都留在关上。
刘备离开葭萌关，前军已到出发。庞统在马上对刘备说：“杨怀、高沛这两个人必有敌意，如果欣然而来，千万要严加提防，如果他还疑不来，便起兵攻打关口，不可迟缓。”黄忠紧随刘备身边，严密保护他的安全，并组织部下严加防范，随时可以应对突发事件和强攻关城。刘备身披重铠，自佩宝剑挺立河边，这时听到前方报告说：“杨怀、高沛，两将前来送行。”刘备令军马暂竭，传令会见。庞统立即吩咐黄忠、魏延说：“关上来的军士，不问多少马步军兵，一个也不能放走，全部拿下。”黄忠说：“军师放心，我已安排妥当，保证万无一失”。
杨怀、高沛两人，各怀利刃，带领二百军兵，牵牛赶羊，驱车送酒，来到军前，走进帐下，看见只有庞统陪坐一旁，认为他们并无防备，心中一阵暗喜，上前拜见刘备，他说：“听说皇叔返回荆州，特备薄礼相送，不成敬意，以表友心。”于是向刘备敬酒，刘备说：“二位将军镇守关隘很不容易，应当先饮这杯酒。”杨怀说：“这是蜀中名酒，既然皇叔有令，在下就先饮为敬。”两将同时举杯喝下。刘备说：“我有密事要与将军商议，闲人退避。”杨怀、高沛当即应允，吩咐部兵退出中营。黄忠应声而到，将高怀带来的二百人，全部带出中军。
刘备当即喝令：“左右把这两个贼子拿下”帐后刘封、关平应声而出。杨怀、高沛一看事情突变，急忙反抗争斗，刘封、关平各抓住一个捆绑起来。刘备喝问：“我和你们的主公是同宗兄弟，你们为何同谋离间亲情？”杨怀、高沛磕头狡辩：“没有此事，皇叔祥察。”刘备命令左右搜身，果然从两人身上各搜出一口利刃。刘备厉声质问：“拜见上司，为何身藏利刃？这就是叛贼明证，还说什么？”庞统劝刘备说：“两人夲意是刺杀主公，罪不容诛，请立刻下令斩首。”刘备遂令刀斧手将两人斩于帐前。
黄忠、魏延带领精兵将杨怀、高沛所带二百人全部生擒。刘备命令将他们全部带到帐下，饮酒压惊，他说：“杨怀、高沛离间我们兄弟，又藏利刃，准备行刺，因此将他们斩首，你们没有任何罪情，不必担心。”军士一起跪倒拜谢。黄忠传达命令说：“现在我准备让你们带路，带我军取下白水关，事成之后必有重谢。”众人一致同意。
当夜黄忠领着二百人走在前面，后路大军随后跟进，前军来到关下大叫：“杨将军有紧急公事要回关城，赶快开门。”城上听见是自家军队，立即开门，黄忠率领大军一拥而入，兵不血刃，占领白水关，蜀兵全部投降。刘备各加重赏，随即出动精锐之师，向南进攻。
黄忠进至梓潼，县令王连，拒不投降。黄忠向刘备建议说：“王连是个义士，他与杨怀、高沛大不相同，不必强迫，等收附刘璋之后，他就会自动出降。”刘备也很赞赏这样的义士，同意黄忠的建议，让他绕城而走。黄忠给王连写封书信，他在信中写到刘备是个立志兴复汉室的英雄，这次来到益州，夲想共同收取汉中，北伐曹操，却因杨怀、高沛从中挑拨，挡塞同道，以致引发兵变。希望他看清刘璋不文不武，跟着他没有前途。劝王连日后跟随刘备大干一番事业，此行暂不强迫，等刘璋归附之后，请他共饮畅谈。
黄忠率部进取涪城，首先探知涪城守将的情报，再制定进取的策略。
涪城东连巴蜀，南接广汉，西接阴平，北接汉中，是成都进往汉中的必经之地，顺涪江而下可达巴郡阆中，再东去荆楚。因此涪城自古以来有剑门锁钥和蜀道咽喉之称，其重要的地理位置决定了涪城为历代军事战略要地。涪城以山作固，东据天池，西临涪水，是蜀东水陆要冲。涪水两岸是狭长而又平坦的河谷冲积平原，平原西畔地势逐渐升高，是边缘纵横的丘陵山地，自北而南，是带状山坡台地，上为坝塬，地势平坦，登高远望，视野开阔，易守难攻，适合驻兵立营。
涪城守将，吴懿，字子远，陈留人。当时担任刘焉的部属，随从进入益州，刘璋时代担任中郎将，现在奉命驻守涪城迎战刘备。
为了减少伤亡而取得较大战果，黄忠决定利用益州将校，通过同僚亲友关系劝降吴懿，顺利进据涪城。他派属下请来法正，说：“现在，临近年关，时间紧迫，根据战局的需要，我们计划年关进驻涪城，补充休整，过节会宴，为了避免武力冲突，早日解决战事，请你写信劝吴懿开城。事成之后，我们可以迎接主公和全军将士安然过年，奖励三军。”法正说：“吴子远夲是栋梁之才，只惜刘季玉不会任用，一直闲居消磨时光，现在突发战争，才领兵上阵。他的处境和法某颇为相同，虽然只有一面之交，劝他出降很有希望。”法正欣然从命，当即写信，派人送到涪城。
吴懿接到法正的书信，顿时陷入深思，他在涪城会上认识了刘备，知道他是一代名主，前途一片光明，值得投奔报效；他也在涪城会上认识了黄忠，知道他是一员良将，作战稳操胜券，值得并马共事；他也十分清楚法正的谋略高远，胆识过人，堪称一流军机谋士，值得结交信从。比较刘璋及其部下，只觉得政治一片灰暗，官民四处怨叹，前景就像日薄西空山穷水尽。吴懿下定决心开城投降。他打开城门，解散城上的守兵，命令部队列队待命，随后骑马来到黄忠的营前，拜见法正、黄忠，请求投降。
刘备亲来会见吴懿，他说：“得到吴子远，胜得十座城。”即命吴懿担任护军，统率原班人马。黄忠占据涪城，可使汉军以涪城为驻守地，据涪图川，向刘璋发起决战。
黄忠分兵进城安抚官民将士，请来刘备处理大事，先奖励三军将士，在公厅摆下大宴，召集文武官员，举杯畅饮。在这次宴会上，刘备高度赞扬了黄忠身先土众的勇猛精神，和智取涪城的指挥战术。
刘璋闻刘备已经杀掉杨怀、高沛两将，而且袭占涪城，感到非常震惊，急聚文武官员，询问退兵之策。命令部将刘璝、冷苞、张任、邓贤率军五万，前往涪城拒战刘备，命令儿子刘循统兵守卫雒城，李严、费观守卫绵竹，扶禁、向存率领一万人围攻葭萌。各部分路急进，日夜兼程。
刘璝抵达涪城一带，首先分调兵马严守各处隘口，严防刘备前进一步。刘璝说：“雒城是成都的保障，失掉雒城，成都难保，我们四人公议，留两人守护雒城，两人去涪城南面，依山傍险扎下两个营寨，以防敌兵突袭。”冷苞、邓贤分兵二万离城六十里结寨，刘璝，张任守护雒城。
刘备在涪城召集庞统、法正、黄忠、魏延，商议下一步的作战计划，准备明年正月出兵南下进攻雒城。