士元并不是一个镇守区区百里小县的人才，让他担任审核文稿的治中或辅佐的别驾之官，才会一展他的长材。”诸葛亮也对先主推荐他。先主与庞统面谈后，赏识他的谈吐，大为器重，任用为治中从事，对他的礼遇仅次于诸葛亮。后来和诸葛亮并是军师中郎将。亮留守荆州，庞统则随先主入蜀。

益州（今四川成都）牧刘璋和先主在涪（今四川绵阳县）相会。庞统献策略说：“今天借着这次相会，就可以把刘璋拘囚起来，那么将军就不必劳动军队而可以坐定益州了。”先主说：“初入他国，恩德和威信都没有显现出来，这计策还不可行。”刘璋已经安返成都，依约定先主应该替刘璋北征汉中（今陕西南郑），庞统又再度劝先主说：“暗中选派精兵，昼夜不停的行军，直接袭击成都。刘璋既不懂军事，平素又不防备。大军突然来到，一举就能成功，这是上计。杨怀、高沛是璋的名将，各自凭仗强大的军队据守在关头（白水关），听说他们屡次上书劝谏刘璋，要让将军回到荆州去。将军未到关头之前，派人通知他们，说荆州有急，想要还师去援救，而且装束打扮成要回去的样子。这二人既然佩服将军的英名，又高兴将军的离开，解除了他们的威胁。算定他们必定会轻骑来拜望，将军乘机把他们抓起来，再去取得他们的部队，然后指向成都，这是中计。退还白帝城（今四川奉节县东北），连接荆州，逐渐图谋并吞，这是下计。如果迟疑不决，将会导致大困难，而不可能长久啊！”先主以采用中计，依计斩杀杨怀、高沛，再直指成都，所过之处的城镇，一一攻克。事后在涪设置酒宴，先主对庞统说：“今日的聚会，可真高兴啊！”庞统说：“攻打人家的国家而当作乐事，这不是仁者之师。”先主喝醉了，闻言大怒，说：“当年武王伐纣，前歌后舞，那么文王也不是仁者吗？先生失言了。应该赶快离席。”于是庞统抽身退席。先主不久后悔失言，请他回席。庞统回到原来的席位，也不先谢罪，饮食自如。先主对他说：“刚才的争论，到底是?