建安五年公元二零零年，春季正月，车骑将军董承谋诛曹操的机密、不幸泄露，曹操将董承、王服、种辑收捕斩杀，并屠灭他们的三族。曹操亲自出马，征讨刘备，攻打沛城，刘备兵败，前往冀州投靠袁绍。曹操乘胜进取徐州，镇守下邳的关羽暂时依附曹操。
二月，袁绍出兵南下攻打曹操，刘备同时率部参战。曹操亲驻官渡分兵抵抗，官渡大战正式展开。
刘表派兵平定长沙叛乱，一直没有攻下来，这使张羡的威势更加壮大，而刘表忧虑不安，他决定重新调兵遣将，决心平定张羡的叛乱，派侄子刘磐统领主力，从北线抽调黄忠为先锋，并上表推出黄忠担任中郎将，率部南征。中郎将，东汉统兵将领之一，位次将军，从此黄忠进位将军的行列。
黄忠赶到长沙城北立营。长沙是屈贾之乡、楚汉名城，湘江由南而北斜贯中部。长沙之名，始于远古时期，因为湘江河谷地带，分布大片沙滩、沙洲，每当枯水季节，长形洲滩露出成片的砂土，而沙粒又长又大，色似霜雪，因此古藉多称沙乡之地，至西周确定地名为长沙。长沙东部孤峰高耸，群山连绵，南部丘陵逶迤起伏，北部平坦开阔壮丽辽远。河流大都属湘江水系，支流交汇、河网密布，素有潇湘洙泗之称。所以长沙又世称湖湘首邑，南方重镇。春秋战国时期，长沙邑镇青阳，属楚国黔中郡。秦设长沙郡，治湘县。当时长沙扼南北交通要冲，经济文化较为发达，制陶业、冶铸业、纺织业、髹漆业都很发达。西汉改称临湘，置长沙国，治临湘县。由于这里农业发达，稻谷满川，成为全国历史上四大米市之一。王莽新朝始建国元年改长沙国为填蛮郡，改临湘县为抚睦县。东汉复置长沙郡，恢复临湘县，仍为郡治，辖临湘、攸县、茶陵、安城、酃县、湘南、连道、昭陵、益阳、下隽、罗县、容陵、醴陵，共十三县。户口二十五万五千八百五十四，人口一百五万九千三百七十二。
黄忠抵达长沙之后，刘磐的大部人马随后赶到。他会集各路将领，商讨平叛方略，向黄忠征求意见：“汉升，我们采取哪种办法能够平叛成功呢？”黄忠说：“我们应该采取各个击破的战术，先攻长沙、灭张羡，后定零陵、桂阳。因为张羡是叛军首领，又深得地方民心，把他平灭以后，余下两郡是六神无主，自会迎刃而解。”刘磐说：“我们就用这个办法，稳扎稳打，逐步推进，你为先锋，张著为副将，拨五千精兵先进，我随后引兵接应”。
长沙太守张羡闻报黄忠已到，吩咐属下说：“严兵坚守，不可出战。”桓阶奋然说道：“兵临城下而不出战，就是丧气怯阵，况且我们有曹公外援，还有江东孙策协助，应当大振锐气，打退敌军，长沙民心才能安定。”张羡说：“刘表的先锋黄忠是南阳人，我听说他武艺高强，箭法过人，还善于用兵，不可轻敌。”桓阶说：“古人云：水来土屯、兵来将挡，长沙也有骁骑猛将，选拔几员应战，避实击虚就能获胜。”于是张羡令部下都尉领兵出战，桓阶向他密授计宜。
两军阵前，黄忠纵马出战，敌将略战几合，诈败而走，黄忠率兵追击，一直冲入敌阵。张羡指挥主力突然围攻刘磐，形势急转直下。黄忠在远处望见刘磐被围在中心，即刻率部前往救援，奋力杀到张羡后面，分散了敌方围攻的兵力，使刘磐所部闯出重围。
张羡调集主力，亲自拨马迎到黄忠面前，左右武士一字排开，衬托得张羡身姿杰出、威风凛凛。他高声喝问：“前面可是黄汉升吗？”黄忠挥手向后一摆，部下将士立刻排成阵势，黄忠出马拱手答话：“正是黄某。”张羡口气缓和下来，说道：“汉升，张某也是南阳人，你我同郡同里，可谓乡党亲邻，不想竟在战阵上刀兵相见，这令张某深感遗憾，我们应该握手言和，共谋大事。当前，朝廷远在许都，诸侯拥兵割境，天下分崩州郡散落，百姓陷落在深水烽火之中。因此张某要趁此机会，大干一番事业，希望汉升回到长沙阵营来，张某必然厚待，将来立下大功，我们并列青史、光照后世。”黄忠朗声答道：“你还懂得乡党亲邻哪？刘荆州统辖南阳，又管带长沙，而你是南阳人氏，出任长沙太守，可谓同郡同州，是最高至重的乡党亲僚，你为何不讲亲情，不顾国法，而举兵反叛呢？他是汉室宗亲，朝廷大员，你竟敢拥兵割境，妄尊自大，把三郡百姓引进兵火战乱之中，这是乱党贼臣罪魁祸首，将来只会身败名裂，千载唾骂。你如果知道乡党亲邻，应该息兵罢战，向刘荆州自首请罪，黄某也能帮你说话，如果执迷不误，抗拒王师，必遭灭门大祸。”张羡强压怒火，继续劝道：“汉升此言差矣，古人云：良禽择木而栖，贤人择主而事。当今曹孟德坐镇中原，拥戴天子，统领精兵猛将征讨天下，可谓汉朝英雄，将来必能一统天下。刘表不过一个儒生文官，麾下缺乏良将，荆州早晚归属朝廷，他只会落得悲凉的下场，试看张某一声令下，三郡归服，兵马日益增加，对抗刘表接近一年，其奈我何？荆州七郡，我占三郡，曹将军虎视南阳，孙太守雄图江夏，刘表灭亡之日就在眼前。”黄忠截然说道：“既然你不听劝告，拒绝悔改，黄某即刻向你声名，你我乡党情份至此一刀两断，开始兵绒相见。”说完，挥刀下令，发起进攻。张羡督阵抵挡，将士依然接连后退。黄忠率先冲进敌阵，正遇张羡的儿子张怿，带兵混杀一阵，一看抵挡不住，急忙保护张羡退还城中。黄忠横刀立马，面向残落败兵，喝令：“交械不杀，归顺有赏。”长沙败兵全部弃械投降，黄忠收编降兵，得胜回营。
刘磐决定乘胜攻城，黄忠说：“根据目前的形势，将军暂时不必攻城，如今，张羡令他的部将拒守零陵，是长沙的犄角之势，张羡凭借零陵的兵势而坚守长沙，必须轻军远出，截断两郡之间的交通，这样就会使张羡灰心失望，同时震慑零陵守军。”刘磐担忧地说：“轻军远出敌后，风险很大，只怕他们两路夹击，把你陷入困境。”黄忠奋勇请战，掷地有声：“某愿以精兵五千攻打零陵援兵，造成分割包围的声势，然后合取长沙，主公乘势攻打长沙北面，这样长沙即可一举平定。”刘磐听从黄忠的谋划，约定加强联络相机行事。
黄忠轻兵南进，去攻打零陵。张羡闻报，忙派张怿引兵追击，并联络零陵援军形成夹击之势。黄忠得知张怿出兵，留下后队虚张声势，阻拦张怿的追兵，他亲率主力骑兵攻击零陵的援军。零陵的骑兵即将开到，黄忠一看地形有利，当即决定伏击敌兵，令军土砍伐柴木，堵住山道，主力埋伏在山林间。零陵援军紧急驰马而来，在山岭下面立马停留，敌将看见山道被横七竖八的柴木堵塞，对面兵马稀少，以为是怯阵后退，急忙命令骑兵下马步行追赶。于是骑兵跳下战马，挺抢挥刀，跳过堵塞的山道，飞奔而去。黄忠随后下来，全部缴获了零陵的战马，分兵追击，把零陵援军围在中间。敌军惊慌失措，向南边分散逃跑，看见两边伏兵守在山上，又转身回来，在黄忠的宣令下，都弃械投降。黄忠喜获大胜，回兵后营，攻打张怿。张怿已经领教了黄忠的神威，追到黄忠的营寨，即令扎营对峙，不敢出战，等着零陵援军的消息。黄忠出营观察敌营，发现张怿营寨虚搠旌旗，断定了敌方的虚实，就分布两军为左右翼，击鼓进攻。张怿领兵接战，应顾不遐，黄忠率先夺下营区正门，张怿骑马逃出营区北门，后面跟着散乱飞逃的人马。黄忠率军追至长沙，离城十里扎下营寨，派人向刘磐报告，准备乘势攻打长沙。
当晚，黄忠密令军土枕戈以待，防止叛军出城劫营，作好一级战备。夜间张羡遣兵悄悄出城，亲自督领后队，企图偷袭黄忠的营寨，借此扭转局势。黄忠亲自守在望楼上，一看有大队人马过来，喝问：“前面是哪一部分？口令。”张怿走到前面，看到黄忠已有防备，不敢再进，喝令弓箭手放箭。弓箭手列在队前，一字排开，箭如雨点射进营寨。黄忠一声令下，梆子响起，寨中军土提盾举刀，一起冲出，同时寨外传来号炮，一支人马冲杀过来。张怿这才知道黄忠设下了伏兵，急忙飞马逃避。黄忠乘势进攻，打得叛军七零八落。
张羡在亲兵的保护下向城中辙退，黄忠当先策马赶来，张羡一看形势万分危急，放下那八面威风的主公架式，打马飞速逃跑。黄忠望见张羡的旗号，立刻辩认出来，一箭射去，张羡大叫一声，翻落马下。张怿领着一批人马挡住黄忠，把张羡抬回城内，不顾身后跟随的逃兵，急忙拽起吊桥，关闭城门，散落城外的败兵纷纷投降。黎明时分，中箭受伤的张羡在悲观哀叹声中黯然死亡，桓阶及其长沙属下又拥立他的儿子张怿出任长沙太守。
刘表接到长沙的捷报，神情大振，命令黄忠再攻张怿，彻底把他打垮击败，收复所失三郡。黄忠会同刘磐乘势攻打长沙，率先夺下北门，冲进瓮城，长沙都尉在城楼上望见黄忠进城，急令守兵放箭，一时弓弩齐发，势如骤雨。黄忠的部下都举盾挡箭，他快速摘弓搭箭，照着都尉射去，都尉大叫一声栽下城楼，吓得守军慌忙逃走。黄忠令军士撞开城门，冲进城中。
张怿坐守衙堂，听到黄忠攻克了南门，刘磐控制了北门，顿时灰心失望、垂头丧气，听从桓阶的建议，准备从东门逃向桂阳。刚走几步，看见黄忠已经拦住去路，张怿立即停止抵抗，交械投降。桓阶乘乱换上百姓服装，溜出后门跟着几个居民混出城外，乘一条渔船逃走了。
黄忠和刘磐一致向刘表推荐张机担任长沙太守，以安抚长沙百姓。
张机字仲景，南阳人，少年博通群书，潜乐道术，同本君张伯祖学医，尽得其传，工于治疗，尤其善长经方，当时大有声誉。曾与同郡何颙，客游洛阳，何颙深知张机的医学精妙，对人说：“仲景医术精妙，超过其师，起病之验，真如神通，日后必是一代良医”曾举孝廉，仕为郡吏。张机宗族二百余口，自建安以来，大疫接连流行，死者三分之二，而伤寒病死者十有七人，于是他潜心编写《伤寒杂病论》十卷，发行于世。当时，华佗读过这本书称赞说：“这真是济世活人的医书啊。”张机又著《金匮玉函要略方》三卷。当时学者家肆户习，诵读使用，如士子诵读六经那样。人们推称他为医中亚圣。张羡担任零陵、桂阳县长时，请他担任县吏，专门救治平民百姓，他凭着高超精湛的医术，怀着报国安民的心情，积极热忱地出入篱墙草屋，挽救濒临危亡的男女老幼。他精制草药，针对要害，往往药到病除，快速康复。并且只收成夲费，对待贫苦人家，分文不取。人们称他为神医再世，救命恩公，因此深得民心，倍受赞扬称颂。张羡担任长沙太守以后，又把张机请到长沙担任郡中医吏，博得长沙各县民众的普遍赞扬。刘表初到荆州的时候，就听说张机的名声，曾经拜访会谈，赏析医书。张机在荆州救死扶伤，十分符合刘表治理太平盛世的统辖理念，因而对他特别赏识。当张羡据郡反叛之际，张机极力劝阻，只惜张羡执迷不悟，抗言不从。两军混战期间，张机依然坚持己见，利用各种机会劝他息兵罢战，归顺刘表。并且指出曹操是独夫民贼，汉室奸臣，跟着他绝对没有好下场。张羡只是信服他的苦口良药而不信服善意良言，最终走向灭亡。刘表听到张机这些情况，对他更加敬仰，黄忠刘磐的荐书一到，刘表当即批准，表荐他出任长沙太守。
黄忠平定长沙以后，南下零陵，平定郡县叛乱。并配合左路军队收复桂阳。战役结束以后，黄忠奉命镇守长沙，屯兵攸县，防备雄据江东的孙策。从此，刘表北边据有汉川，南边统辖桂阳，所统领的地区广及数千里，甲兵扩充到十多万。