刘备听说马超要来投，高兴的说道：“益州可以拿下了！”于是派人去迎接马超，且偷偷把自己的一支兵马给马超，让马超率兵合围成都。马超率领兵马径直到成都，屯兵于城北，城中所有人都因为马超的威望而惊恐，不到十天的时间，成都的守城将士就崩溃了，刘璋随即开城投降。刘备平定西川后，迁升马超为平西将军，并命他督临沮。由此，非常明显的是，在益州之战中，马超起到了加快益州牧刘璋投降的作用。如果没有马超的参加，刘备很可能要打一场艰辛的攻城之战。
彼时，虽然刘璋已经被刘备包围了。但是，成都城中还有数万兵马，粮草甚至可以支撑数年之久。一旦战事拖延下去的话，不管是曹操还是孙权，都有介入的可能。而这，自然是刘备不能接受的结果。因此，在益州之战中，马超所立下的战功，完全可以和诸葛亮、张飞、赵云等人相提并论。值得注意的是，在益州之战中，马超本来麾下没有多少兵马，是刘备悄悄给了马超一支兵马，让刘璋误以为马超是带着张鲁一方的大军，以此来支援刘备的。当然，实际的情况，是马超背叛张鲁，悄悄来归降刘备的。
不过，不管怎么样，马超作为西凉一带的猛将，曾经和曹操展开了激烈的较量。所以，马超率军支援刘备，确实让益州牧刘璋震撼不已，乃至于认为自己到来大势已去的地步了。正是因为马超在益州之战中起到的重要作用，所以，等到刘备平定益州后，迁升马超为平西将军，并命他督临沮。建安二十二年（217年），十月，刘备与曹操争霸于汉中之地，刘备派马超与刚刚在巴西大胜张郃的张飞、吴兰、雷铜等将领屯兵于下辩。而马超策动氐族雷定七部万余人响应刘备，牵制曹军先锋主力。在益州之战后，马超又跟随刘备参加了汉中之战。
