刘琦死后，刘备担任荆州牧，庞统被刘备任命为耒阳县令，但是不理事务被免官。鲁肃写信给刘备说庞统不是百里之才，而诸葛亮也向刘备推荐庞统。
刘备就召见了庞统，经过一番交流，认为庞统确实十分的有才能，让他和诸葛亮一样，担任军师中郎将，对他的信任仅次于诸葛亮。
有一次，刘备与庞统聊天，刘备问：你当过周瑜的功曹，当时我至京口见孙权，听说周瑜建议孙权把我扣住?有没有这一回事。庞统说，确实有这么一回事。刘备说，当时我也没有办法，诸葛亮也劝我不要去，但我觉得孙权不会听周瑜的，所以我就去了。
建安十六年，法正奉刘璋之命来到荆州，邀请刘备入益州，法正私下建议刘备到时候可以拿下益州。刘备开始犹豫不决，后来在庞统的极力劝说之下，答应了这个事情。刘备留下了关羽，诸葛亮，张飞，赵云镇守荆州，带着庞统与法正一同入益州。
刘璋在涪城迎接刘备，法正与庞统建议刘备就此拿住刘璋，但刘备认为自己初入益州，还没有树立自己的威信，不适合这样做。建安十七年，庞统向刘备献了上中下三计用来夺取益州，刘备选择了中计。
建安十九年，刘备命诸葛亮，张飞，赵云入益州，刘备与庞统攻打雒城，庞统不幸中箭，不久死去。只能说庞统的运气实在是不好，刘备十分的悲伤，任命庞统的父亲为谏议大夫，庞统谥号为靖侯。
庞统与法正是同传的，陈寿在该传的后面与魏国的谋臣做了比较，把庞统比作是荀彧，把法正比作是程昱和郭嘉，这个评价也是相当之高了。
