5月，曹操下令毀去土山、地道，改用鑿塹圍城之法。塹壕周長40裏，一開始挖得很淺，人可以直接跨腳過去。審配在城頭遠遠望見而笑，也不以為意。誰知在一夜之間，曹操竟下令軍士們連夜趕工，將塹壕挖至兩丈之深，然後引漳水以灌鄴城。審配這下悔不當初，隻能困守孤城。城中餓死者過半。
7月，袁尚率兵萬餘，回救鄴城。先命主簿李孚入城去通知審配。李孚在曹軍的重重包圍下成功入城，與審配相見。城中守軍悲喜交加，鼓噪大呼萬歲。曹操知道後道“李孚的任務不僅是要入城，還要出城去向袁尚報告城中的情況。我們就等他出城時抓他”李孚也不敢冒險，於是他想了個辦法：讓審配將城中數千老弱集中起來。晚上，讓他們每人手持白幡，分別從鄴城南麵三個城門而出，去向曹軍投降。李孚也扮作降人，混在其中，突圍而去。
諸將皆以為鄴城是袁尚軍的老家，此次回援，必將死戰，不如避之。曹操卻不以為然“袁尚若從大路而來，我當避之。若循西山小路而來，說明其心已怯，正可一戰成擒”而袁尚此次回軍，果然是循西山而進，來到鄴城已東17裏的陽平亭，在滏水邊紮下營寨。
一天晚上，城內外同時舉火相應。審配從城北殺出，與袁尚一起夾攻曹軍。結果反被曹操擊敗，審配逃回城中、袁尚逃到曲漳邊紮營。在曹軍未形成合圍前，袁尚已派原豫州刺史陰夔、陳琳二人來見曹操乞降。被曹操拒絕，袁尚連夜逃往祁山，曹軍緊追不舍。袁尚的部將馬延、張顗投降曹操。袁軍大潰，袁尚逃奔中山國。袁軍輜重及袁尚本人的印綬、節鉞、衣物，皆被曹操所得。曹操下令將這些東西取示城中。頓時守軍士氣大沮。審配急忙下令道“曹軍已疲，我們堅守死戰，必能退敵。且幽州袁熙二公子也必會來相助，何憂無主”後來有一次曹操曾至鄴城下行圍，審配還安排伏弩，準備狙殺曹操，最終沒能成功。
8月2日晚，審配之侄、東門校尉審榮打開鄴城城門，迎曹軍入城。審配在巷戰中被擒。被俘前下令殺盡囚於獄中的辛評家屬。身在曹軍中的辛毘趕往解救，已不及。所以看到審配被綁進來，辛毘氣得以馬鞭擊其頭而罵。審配道“皆是汝輩，引外人破我冀州，恨不能將你也一起殺了”
審配被押著來見曹操。曹操問“當日孤行圍之時，城上弩箭為何如此之多啊”審配卻回答了四個字“猶恨其少”曹操道“卿乃忠臣，何不降我”但審配意氣壯烈，終於橈辭，隻一心求死。加上一心為家人報仇的辛毘在旁號哭不已，曹操最終決定成全審配。袁軍中有一降者張子謙，素來與審配不和。他笑對審配道“如今你與我相比如何”結果被審配厲聲斥道“你是降虜、我是忠臣。你怎配與我相比”臨行刑前，曹操滿足了忠臣審配的最後一個要求“我君袁尚在北，不可令我向南而死”
8月，曹操進入鄴城，首先去祭祀袁紹之墓，哭涕甚哀。在袁紹墓前，曹操回憶起當年二人一同起兵反董時的一段對話。袁紹問曹操“若事不成，則方麵何所可據”曹操反問“足下以為何如”袁紹說“吾南據河，北阻燕代。兼戎狄之眾，南向以爭天下”曹操則說“吾任天下之智力，以道禦之，無所不可”
對袁氏一門女眷，曹操極加慰勞，並還其寶物，賜雜繒絮，稟食之。同時，曹操與卞夫人所生的長子曹丕今年已18歲，由曹操做主，迎娶袁熙之妻、23歲的甄氏為妻（袁熙死於三年之後的207年9月，實在不知該如何評價甄氏這種“重婚”？曹操真是不尊禮教之人！另外，野史更大肆渲染這位甄氏與曹丕、曹植兄弟之間的三角戀情。甚至有傳言：未來的魏明帝曹叡是曹植之子。但筆者查了一下各人的年齡，覺得實在不太可能：曹叡在次年205年就出生了，說明曹丕和甄氏是在鄴城落城後不久就結婚了。此時的曹植才13歲，應不會對這位比自己大10歲的嫂嫂產生什麼感情吧？要生個兒子就更不可能了）