为了支援与周瑜交战不利的曹仁，汝南太守李通起兵进击以别动队绝北道的关羽。兵力有限的关羽难以抵挡李通军的突击，留下鹿砦阻路拖延时间后又退回了汉津。李通亲自下马与士兵一起拔除鹿砦，眼看一步步逼近到了江陵城外围，李通却突患重疾死于半道，功亏一篑。

李通死后，接连讨平中庐、临沮、宜城等地的徐晃接下了救援江陵的重担。徐晃担心中途被关羽偷袭阻挠，干脆带兵先攻向了汉津。关羽作战不利，只好撤往夏口。扫清后患的徐晃这才带兵赶去江陵，与曹仁会合。此时周瑜不想让战役再旷日持久下去，便下战书与曹仁约定期限决战，迎来强援的曹仁底气十足，答应了周瑜的约战。为求毕其功于一役，周瑜让凌统也弃营而来，壮大军势。

决战当日，周瑜亲自执枪掠阵，而久未上到第一线的凌统战意昂扬，手执镔铁黑缨枪策马而出，与新到南郡的徐晃交阵厮杀。徐晃抡起手中开山大斧，斧刃中迸有寒光直奔顶门而来，凌统也不避让，直接仗枪搠开，在力量上竟也无半分吃亏。战至五十合，徐晃已渐渐只剩招架之功，被如网的枪影罩住施展不得，眼看败局已定，只好拖斧遁走。周瑜趁势挥师而上，他长缨在手身先士卒，大壮全军士气。曹仁军大败，全线后撤，徐晃的部将史涣退得稍慢了些，被周瑜从后赶上一枪刺伤肩膀，跌落马下。为减少伤亡，曹仁带着一队强弩兵快速退到战壕之后，放箭掩护部队回城。正带兵猛追的周瑜不慎被流矢射中右肋，血流不止，凌统大惊，急忙赶来挡在周瑜身前，保护他后退。收获意外之喜的曹仁一面命人高呼“周瑜中箭！”，一面督三军重整旗鼓，返身再战。江东军这边，程普、吕蒙、周泰等人纷纷快马上前拦住曹军，确保周瑜安全离开战场。

回营后，周瑜迅速召来军医医治，虽然及时取出了箭头，但是大量的失血使得他面色苍白、头晕目陷，精神极度不振。吕蒙见了担忧地说：“都督的身体已受不了军务之重，应及时报于至尊知晓，随后撤兵先去后方修养。”周瑜吃力地张开干燥的嘴唇说：“曹仁已是强弩末矢，现在放弃江陵不知何日能再有夺下南郡的机会。而且若下令退兵，曹仁肯定会趁机出城追击，又要徒增伤亡。”吕蒙还是苦苦相劝说：“都督的安危远比江陵重要，还请都督三思。我与程公等并力断后，必不会让曹仁有可趁之机。”然而周瑜摆了摆手示意吕蒙不必再劝，仍下令让各营继续保持战备状态。

果然曹仁觉得周瑜中箭是自己彻底将吴军赶出南郡的大好机会，第二日就亲自督帅全军出击。得报的周瑜强打精神奋身而起，案行军营，激扬将士之后开营拒敌。曹仁见周瑜突然出现在阵前，状似无恙，不由大惊，立刻退走还城。

另一边占据夷陵的甘宁大肆募兵后已将兵力扩充到了数千人，并数度出击骚扰江陵，杀伤甚多。被周瑜压制了近一年的曹仁损失惨重，再三权衡之下终于做出了弃守江陵而退保襄樊的决定。

周瑜占领江陵后，其余南郡诸县望风投诚，而江夏南部曾被江东夺下过的几县也弃曹降孙。孙权任命周瑜为偏将军，兼任南郡太守，并把下隽、汉昌、刘阳、州陵四个县作为奉邑，让其屯兵于江陵；又拜程普为裨将军，领江夏太守，镇守沙羡。

领受南郡的周瑜听闻居于此处的庞统名重一州，便亲自登门拜会。两人言语投机，相谈甚欢，互生敬佩，周瑜即辟庞统为功曹，委以郡内大事。南郡之战胜利后，孙吴集团在长江中下游的势力更为加固，然而周瑜的志向显然不止于此，得到庞统相助的他得以在政务上垂拱而治，可以腾出手谋划下一步的军机大事了。