“烏巢有警，必曹操親率精兵往襲鳥巢。曹操親往，是誌在必破瓊等，不急往救，大事去矣……”中軍監軍郭圖曰：
郃非計也，不知夫孫胰攻魏以救趙乎？故救烏巢，不如攻其官渡本營。“郃曰：曹操親自出外遠襲，其營中雖空，卻必嚴備以待，倘若我軍攻之急切不拔，而瓊等已成擒，則吾屬盡為虜矣。”袁紹謂其長子譚曰：就彼攻瓊等……我拔其官渡營，彼固無所歸矣。“因使張郃高覽各駕高櫓往攻官渡曹營，但僅遺輕騎司馬趙叡往救烏巢。操攻瓊營，越叡救騎亦至。操左右或言：賊騎稍近，請分兵拒之！”操怒曰：賊到背後乃白。
於是士卒皆殊死戰。
遂斬紹之步兵校尉睦元進，屯騎校尉韓菖，及莒子威璜，殺士卒千餘人皆取鼻，牛馬割唇舌……生獲淳於瓊，盡燒其輜重。然後回戰趙叡斬之，乃回軍官渡。
張郃等兵至曹營前，天已破曉，急攻之，曹壘堅固不能拔。繼續圍攻之，將至午時而曹操已自烏巢還師。郃等欲退，“督軍”郭圖為掩飾其失計，乃譖郃等“有快軍敗”之語。郃聞之大懼，乃焚其攻具，就操營乞降。曹洪疑之不敢受。荀攸故謂洪曰：“郃必與許攸相同，上計不用，被迫來攻，退不見諒，途窮請降，君何疑焉。”會曹操返，迎郃而笑曰：“昔子胥不早寤，自使身危，豈若微子去殷，韓信歸漢耶！”即拜郃為“偏將軍”。紹營中獲知烏巢軍糧盡為曹操燒毀，淳於瓊等皆死，而張郃高覽等鐵鎧萬領，悉已降曹。於是各驚失色，互相奔告，軍中士氣，為之所奪。正在紛擾中，曹操以其在烏巢所割之人鼻牛馬唇舌陳示紹軍……紹將士益惶懼。操蓬乘勢攻紹營，紹軍以是未戰先亂，不能抵禦。袁紹急率其長子袁譚，幅巾乘馬與所率八百騎棄軍北走。紹軍無主，因而大潰。曹操率軍悉力追殺，1日夜追至延津，盡虜紹軍十餘萬，及珍寶財物、圖書、輜重，累值巨億，悉落入曹操之手。
第三節 戰後之政局
曹操既破袁紹軍，袁紹與其長子袁譚幅巾乘馬率幾百騎北走，自延津渡河逃至黎陽北岸，入其後軍將軍蔣義渠營。紹至蔣義渠帳下，把鶉渠之手曰：“孤以首領相付矣！”義渠避帳而處之，使宣令以收容各逃散之軍。在逃諸軍聞紹在黎陽北岸，遂稍複集。曹操已破袁紹，聲威所至，冀州各郡縣多舉城降。但操軍實已力竭，知袁紹在黎陽北岸，亦無力追擊，隻追至延津黃河南岸而止。
曹操在所獲袁紹遺棄之文書中，有許都人及操軍中人致書於紹，以為通欵者。操左右欲將特別檢出，以備歸治諸人通敵之罪。操開之歎曰：“當紹之強，孤猶不能自保，而況眾人乎？可將該書類，盡數燒之，以滅其跡、而安眾心也。”沮授為曹軍所執，以見操。操以授乃舊友欲降之，授大呼曰：“授不降也，為所執耳。”操謂授曰：
分野殊異，遂用圮絕，不圖今日，乃相得也。授曰：冀州失策，自取奔北，授智力俱困……宜為見擒。操曰：
“本初（紹字）無謀，不相用計。今喪亂過紀，國家未定，方當與君圖之。”授曰：“叔父母弟，懸命袁氏，若蒙公靈，速死為福。”操歎曰：“孤早相得，天下不足慮也。”遂赦而厚遇焉。授尋謀歸袁氏……操乃殺之。紹已降之軍士，聞紹在河北各有歸心，及見曹軍疲乏及惡食狀，多思脅眾以走。操就可疑為偽降，或有複為叛變之跡者，因盡坑之，前後所殺八萬餘人。（上引見三國誌卷一武帝紀及卷六袁紹傳）
當官渡未戰之初，曹操聞袁紹將田豐下獄，會喜對其左右曰：“田豐不從戎，紹必敗矣。”
及袁紹敗走，操複語左右曰：“向使紹用田豐計，勝敗尚未可知也。”袁紹退黎陽北岸，消息傳至鄴獄中，獄吏向田豐賀曰：“今主公敗歸，別駕必為見重。”豐曰：“公貌寬而內忌，不諒吾忠，而吾數以至言迕之，若勝而喜，必能赦我；戰敗而氣，內忌將發；若軍有利，當蒙全耳，今既敗矣，吾不望生！”紹在黎陽謂逢紀曰：“冀州人，聞吾軍敗，皆當念吾。唯田別駕前諫比吾，與眾不同，吾亦斬之。”逢紀曰：“豐聞將軍之退，拍手大笑，再其言之中也。”於是紹遂殺豐。紹留守鄴城之冀州治中審配，有二子隨軍，官渡之敗，皆為曹軍所虜，督運校尉孟岱與審配有隙，乃因蔣奇言於紹曰：“配在位專政，族大兵強，且二子在南，必懷反叛。”紹以問中監軍郭圖，參謀辛評，圖與評皆以為然，紹遂以孟岱為監軍代審配守鄴城。護軍逢紀素與審配不相得，聞而諫紹曰：“配天性烈直，每所言行，慕古人之節，不以二子在南為不義也。公勿疑之。”紹曰：“君不惡之耶？”紀曰：“先所爭者私情，今所陳者國事。”紹善之，因不廢配。配因得以守鄴之兵力，鎮壓反側，固全根本。而紹因得牧收容敗兵，討平已叛之郡縣，遂千裏複有冀州。紹回至鄭城，再集結青、幽，並三州人馬，圖再與曹操決戰……（上引畧見三國誌卷六袁紹傳）
官渡戰後之翌年，即建安6年（公元201年）夏4月，袁紹複集其軍進於黎陽，曹操自官渡進軍，以輕騎誘致紹軍至倉亭（今河南濬縣東南五十裏處），複大破紹軍。是年秋9年，曹操移軍南擊劉備於汝南，劉備敗走荊州依劉表。又翌年，即建安7年正月，曹操再自官渡進擊黎陽克之。至此，袁紹以憂忿嘔血，遂於是年夏5月死。
袁紹既死，審配與逢紀乃緣紹素意，奉紹少子袁尚代紹位為冀州牧領鄴侯兼下“督四州軍事”。紹長子袁譚。因不得立，乃自號舉騎將軍。譚被曹操擊敗，自黎陽後退，尚自鄴出兵救之，操又擊破之，追至鄴城下，但譚與尚互為犄角之勢，猶難卒下。於是“謀士”郭嘉進曰：“袁紹愛此二子，莫適立也。今權力相侔……各有黨羽。急之則相保……紛之則爭心生。不如南向荊州，以待其變，變成而後擊之，可一舉定也。”操善之。乃留賈翊守黎陽，以大軍收冀州之麥而不。
袁譚見操退兵，乃謂袁尚曰：“今操軍退，人懷歸誌，及其未濟，出兵掩之，可令大潰，此策不可失也。”尚疑而不許。譚大怒，因以兵攻尚，於是兄弟大戰。旋譚敗，引還平原。建安8年（公元203年）秋8月，袁尚出兵攻圍袁譚於平原。譚被圍急，遣使請降於曹操，並請曹操攻鄂以相救援。操乃出兵黎陽。袁尚聞之，釋平原還鄴，而操亦因而退軍。建安9年正月，曹操自朝歌向鄴城開溝，欲遏淇水使入白溝，為新運糧渠……袁尚在鄴，以胡歌距鄆百數十裏，非一、2年之力，水道絕不能通，乃複出兵圍潭於平原，而留審配與蘇由守鄴……夏4月，曹操以巨木為樁，過淇水通入白溝遂由水道進軍以圍鄴城。秋7月袁尚自平原還救鄴，去鄴城十七裏而敗，北走幽州。於是操克鄴城。操入鄴自為冀州牧。召袁譚，譚不至，遂移軍而東征討之。
建安10年（公元205年）正月，操攻破袁譚於南皮（今河北省南皮縣北），殺譚。並策動幽州將領焦觸張南等叛袁氏。於是幽州刺史袁熙、及袁尚東奔遼西，由是青州全部及幽州大部皆為操所有。翌年3月，曹操又破並州刺史高幹於壺口關（今山西省壺關）。高幹失並州，走匈奴求救不得，欲南奔荊州，途為上洛（今陝西省商縣）尉王琰所殺。曹操遂盡有宜紹四州之地，而北方大定。
曹操以紹之二子皆梟傑有勇力，逃在遼西，勢必勾結烏桓侵擾邊疆。為求徹底安定北邊，永靖後方，乃開鑿平虜，泉州之渠，以通糧運，而運兵北上，以便遠征烏桓。諸將參諫曰：“袁尚亡虜耳，夷狄貪而無親，蹋頓豈能為之用。今深入征之，劉備必說劉表以襲許，萬一有變，事不可悔。”獨司主軍祭酒郭嘉讚成之曰：“袁紹有恩於遼北民夷，而袁尚兄弟生存。今舍而南征，袁尚因烏桓之資，招其死主之臣，民夷俱應……恐青冀非吾有也。劉表坐談客耳，自知才不足以禦劉備，重任之則恐不能製，輕任之則備不為用。雖虛國遠征，公無憂矣。”於是操遂決北征遼西。（上引見三國誌卷一武帝紀及卷十四郭嘉傳）
建安12年（公元207年）秋7月，曹操兵至薊北，為水所阻不得進，乃訪求進兵道於田疇。疇曰：無終（今河北省薊縣）之道，秋夏每常有水，淺不通車馬，深不載舟船，為難久矣。舊右北平邢治在平剛（今熱河省平泉縣），道出盧龍（古塞名在無終山北黑峪關東今熱河省平泉縣南柳河口處），達於柳城（今熱河省淩泉縣）。自建武（漢光武年號）以來，陷壞斷絕，垂二百載，而尚有微徑可從。今虜將以大軍，當由無終不得進而退，懈弛無備……若嘿回軍，從盧龍口，越白檀（漢縣名在今熱河省灤平縣，此白檀乃指灤河上遊，時名白檀水而言）之險，出空虛之地，路近而便，掩其不備，躡頓之首，可不戰而擒也。於是操以田疇為向導，進兵至白狼（漢縣名郎今熱河省平泉縣東北之八裏翠），登白狼山（令八且翠甸子），烏桓率眾來戰，操揮眾突擊，斬蹋頓及其名王以下，胡漢降者二十餘萬口。袁尚袁熙奔遼東，遼東公孫康誘斬之，送其二人首於操。於是袁氏滅，北部各州郡悉統於操。