유비가 익주를 공략할 때 부곡(장)으로서 종군하여 공을 세우고 아문장군(牙門將軍)이 되었다. 219년(건안 24년) 유비가 한중왕을 칭하였다. 대부분의 사람들은 장비가 한중을 진수하게 될 것이라 예상했고 장비 역시 내심 자신했는데 유비는 위연을 진원장군(鎭遠―) 겸 한중태수에 앉혀 모두를 놀라게 했다. 중임을 어찌 해내겠냐는 유비의 물음에 “조조가 천하를 들어 쳐들어온다면 대왕을 위해 막을 것이고, 그 휘하 장수가 10만 명으로 쳐들어온다면 대왕을 위해 삼켜버릴 것입니다.”라고 답하였다. 221년(장무 원년) 유비가 황제에 오르면서 위연도 진북장군(鎭北―)에 올랐다. 223년(건흥 원년) 유선이 즉위하자 도정후(都亭侯)에 봉해졌다.