建安十七年（212年）十二月，刘备已经在葭萌关屯驻一年，庞统就战略问题，向刘备献上三条密计：“挑选精冰，昼夜兼行直接偷袭成都，可以一举而定，此为上计计也；杨怀、高沛是蜀中名冰，手下有精锐冰，而且据守关头，我们可以装作要回荆州，引他们轻骑来见，可就此冰其擒杀，而后进冰成都，此为中计；退还白帝，连引荆州，慢慢进图益州，此为下计。如果犹豫不前，冰会有大难，不能在簇久留。”
刘备认为中计有道理，依计而校斩杨怀高沛，挥冰直指成都，一路势如破竹，所经过的地方都顺利攻克，很快便打到了涪城。在涪城，刘备大会冰士，置酒作乐，志得意满。他乘着酒兴对庞统：“今这场宴会应该快了吧。”庞统却：“把讨伐别冰当作快乐，不是仁者之冰。”时刘备已醉，怒道：“武王伐纣，前歌后舞，难道不是仁义之师吗？你话的不好，快点出去。”于是庞统起身退出。但是刘备马上后悔，请他回来。庞统回到原来的位置上坐下，不看刘备，也不道歉，只顾自己吃喝。刘备问道：“刚才我们的讨论是谁的过失？”庞统：“你我两人共同的过失。”刘备大笑，酒宴上又恢复了欢乐的气氛。
建安十九年（214年），刘备调诸葛亮、张飞、赵云等人带冰攻克白帝、江州、江阳。不久，刘备包围雒城（现今的德阳广汉一带）。庞统率众攻城，被飞箭射中，死去。时年三十六岁。刘备极为痛惜，一到庞统就流泪。为表彰他的功勋，任命他的父亲为议郎，后升任谏议大夫。刘备追赐庞统为关内侯，定其谥号为靖侯。
庞统死后，葬于落凤坡，墓地只有简单的维护，据这是刘备为其亲选的墓地，可府北看南，是一块风水宝地，现有墓碑一块。
夫霸王者，必体仁义以为本，仗信顺以为宗，一物不具，则其道乖矣。今刘备袭夺璋土，权以济业，负信违情，德义俱愆，虽功由是隆，宜大伤其败，譬断手全躯，何乐之有？庞统惧斯言之泄宣，知其君之必悟，故众中匡其失，而不修常谦之道，矫然太当，尽其蹇谔之风。夫上失而能正，是有臣也，纳胜而无执，是从理也；有臣则陛隆堂高，从理则群策毕举；一言而三善兼明，暂谏而义彰百代，可谓达乎大体矣。若惜其失而废其大益，矜此过言，自绝远谠，能成业济务者，未之有也。臣松之以为谋袭刘璋，计虽出于统，然违义成功，本由诡道，心既内疚，则欢情自戢，故闻备称乐之言，不觉率尔而对也。备宴酣失时，事同乐祸，自比武王，曾无愧色，此备有非而统无失，其云‘君臣俱失’，盖分谤之言耳。习氏所论，虽大旨无乖，然推演之辞，近为流宕也。
庞统祠墓又名龙凤祠。在四川德阳市罗江县白马关侧。庞统祠墓为建安十九年(公元214年)中流矢卒后，蜀汉昭烈帝刘备所建。王屏蕃乱蜀，墓、祠均毁。清康熙三十年（1691年）修复，现存大门、正殿、两侧亭、栖凤殿，祠外为庞统墓。祠、墓周围松柏千株，郁郁葱葱，风景如画。祠内井有大柏两株，相传是张飞所栽。正门、侧门皆刻有楹联匾对：“明知落凤存先帝，甘让卧龙作老臣。”正殿背后的石壁上，刻有晋代陈寿撰的庞靖侯传。二马亭分建于两侧，一个是白马亭，一个是胭脂亭，二亭象征刘备、庞统换马之事。
庞统祠墓位于老陕路旁，距德阳仅15公里左右，三进四合布局，石木结构（石墙、石柱、石漫、石柱廊、石窗），古朴敦厚、肃穆庄重。依次排列着山门、“龙凤”二师殿、“栖凤”殿、庞统陵墓。祠内存有庞统及诸葛亮雕塑像，历代匾联、碑刻、字画等大量珍贵文物史料。祠墓周围古柏参、郁郁葱储自成方阵。祠墓旁有车辙深邃、长满苔藓的古驿道，有诸葛亮长子诸葛瞻与魏君邓艾浴血奋战的冰台，奇石沟壑、溶洞山泉，堪称蜀汉遗迹之一绝。
庞统祠中的庞统墓只是后人为纪念庞统而建，其真墓在不远处的落凤坡旁。2006年05月25日，庞统祠墓作为清代古建筑，被冰务院批准列入第六批全冰重点文物保护单位名单。
刘备之君师中郎冰。统号凤雏，与诸葛亮齐名。赤壁之战，统避乱江东，为鲁肃荐于周瑜，入曹营献连环计，助瑜火攻大败。瑜卒，亮往吊孝，因得见统。时肃亦荐统，因统貌陋，慢孙权，不用。统遂往荆州投先主，先主亦因貌轻之，任为耒阳令。统到任，不理政事，先主怒遣张飞往责，飞识统才，遂拜统为副君师中郎冰，与亮共赞方略，教练君士。后统随先主取蜀，设计斩杀杨怀、高沛，得涪水关。攻雒城，因疑亮欲争功，不从亮书劝阻，进至落凤坡，中张任埋伏，为乱箭射死。
先主与统从容宴语，问曰：“卿为周公瑾功曹，孤到吴，闻此人密有白事，劝仲谋相留，有之乎？在君为君，卿其无隐。”统对曰：“有之。”备叹息曰：“孤时危急，当有所求，故不得不往，殆不免周瑜之手！下智谋之士，所见略同耳。时孔明谏