仍作拼死一搏，命雒城的残部统一由儿子刘循指挥，坚守不出。刘备指挥人马猛攻，刘循拼死反抗，战事激烈。
庞统到前面观察形势，不小心中了冷箭，结果竟不治身亡，死时仅36岁。诸葛亮前面那封神秘来信提到的也许就是这件事，刘备痛失股肱，悲伤不已，一连多日只要一说话就流泪。
也有不开眼的人，有个叫张存的，是南阳郡人，以荆州从事的身份随刘备入蜀，此人估计也有些才学，但平素最不服庞统，看见刘备对庞统如此叹息称赞，在一旁道：“庞士元虽说尽忠可惜，不过却有违大雅之义。”
张存说的“大雅之义”从字面上看有些含糊委婉，推测起来可能有两个意思，一是暗讽庞统以军师中郎将的身份跑到最前沿攻城，死得不值；另一个是说庞统出谋划策袭取刘璋，生得光荣，死得却不伟大。在领导身边工作说话做事一定要有眼色，遇到高兴的事往往需要藏起来，自己偷着乐就行，该说的话说，不该说的别说，不然要吃亏。
刘备正为庞统之死悲伤，听张存这么说，勃然大怒：“庞统已杀身成仁，你还在说什么风凉话？”刘备当即下令罢了张存的官，说起来刘备还算脾气好的，换成袁绍、袁术、曹丕那样的领导，张存的脑袋今天就得搬家。不过，这也把他吓得够呛，不久便得病而死。
消息传到荆州，诸葛亮也悲痛不已，庞统不仅是他的故友也是他的亲戚，庞统的家人还在荆州，诸葛亮亲自到庞统家中祭拜。刘备后来让人表奏庞统的父亲为议郎，以后又升为谏议大夫。庞统的弟弟庞林、儿子庞宏后来都在蜀汉担任过郡太守。