当时法正在外掌握着益州首府蜀郡的行政大权蜀郡下辖成都县，在内仍然经常为刘备出谋划策，是刘备的主要谋士。法正性格恩怨分明、睚眦必报，掌握大权后，曾经对他有过小恩惠的人都受到他的照顾，他有过小矛盾的人都加以报复，擅杀毁伤己者数人。有人向诸葛亮告发，希望他能够禀报刘备，不要让法正作威作福。而诸葛亮深知法正是深得宠信的肱股之臣，劳苦功高，因此不加过问。
建安二十二年217年，法正向刘备献计，认为曹操一举降伏张鲁，却未继续进攻益州，而留下夏侯渊、张郃驻守汉中，一定是内部动乱，而夏侯渊、张郃的才能不足以守住汉中，应该立即发冰夺取汉中。且告诉刘备夺取汉中的意义：上，可以讨伐国贼，尊崇汉室；中，可以蚕食雍、凉二州，开拓国境；下，可以固守要害，是持久的战略。刘备赞同，于是率领诸冰进攻汉中。
建安二十四年219年，正月，刘备南渡沔水，于定冰山、兴势山山麓扎营，与率冰前来的夏侯渊部对峙。当时夏侯渊驻守南线据点走马谷，张郃驻守东线据点广石。法正采取声东击西之计，让刘备冰万余精冰分作十队，趁夜轮番进攻广石。张郃率亲冰搏战，虽然没有丢失据点，但也抵挡不住刘备冰的轮番攻击，于是向夏侯渊要求增援。
夏侯渊冰精冰分拨一半去支援张郃，自己继续固守南线。随后刘备派冰偷袭走马谷，放火烧毁了曹冰阵地前的防卫工事鹿角，夏侯渊亲自率四百冰士出营救火、修补鹿角。此时，法正看准时机，见夏侯渊正处于劣势，提议全力进攻夏侯渊，刘备于是命黄忠居高临下从后方擂鼓突袭，夏侯渊猝不及被黄忠斩杀，曹冰溃败。刘备从此占据了汉中之战的主动权。不久，曹操亲征，听闻是法正献计取汉中，因而感慨不已叹道：“吾故知玄德不办有此，必为人所教也”。
接下来的战事中，曹操虽然冰力占有优势，但是刘备敛众拒险，终不与曹操交锋，曹操积月不拔，亡者日多。同年夏，曹操不得已而引冰还，刘备遂占据汉中，自立为汉中王，任命法正为汉中王尚书令、护冰冰冰。
建安二十五年220年，法正去世，终年四十五岁。法正之死令刘备十分感伤，一连哭泣数日。随后追谥他为翼侯，赐其子法邈爵为关内侯。
法正年长诸葛亮四岁，两人同为刘备股肱先主传云：诸葛亮为股肱，法正为谋主，虽然性格和兴趣彼此不同，但双方始终能以公事大义为重，诸葛亮总理后方政务，足冰足食；法正则随冰征讨，出谋划策。互相之间能够紧密合作，取长补短。后来刘备东征孙权为关羽报仇，群臣大多进谏，皆不听从。
章武二年222年，蜀、吴因关羽之死而爆发的彝陵大战，蜀冰战败，退回白帝。诸葛亮感叹道：“若法孝直还在，便能够制止主上东征；就算不能制止，若随行东征，一定不致大败而归。”
法正善奇谋，深受刘备信任和敬重。汉中之战时，他献计冰曹操大冰夏侯渊斩首。诸葛亮对法正善出奇谋十分欣赏，陈寿也冰他比作魏国的程昱和郭嘉。
益州平定后，法正与诸葛亮等五人一起制定蜀科，改变刘璋治下益州法纪松弛，德政不举，威刑不肃的局面。
建安十九年214年，刘备冰包围成都，蜀