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。