许攸告知曹操，袁绍七十万大军之粮草、辎重尽屯于乌巢，而守护乌巢的淳于琼嗜酒无度，可奇袭乌巢。
曹操亲率精兵五千，诈称袁绍护粮官蒋奇，夜袭乌巢，尽烧其粮草，并将淳于琼刺面纹身，放回袁营羞辱袁绍。
袁绍派大将张合、高览进攻曹军大营，因曹操早有埋伏，二人战败。袁绍听信谗言，怀疑二将有降曹之心，因而作战不力。张合、高览被逼无奈，投奔曹营。曹操见时机成熟，分兵八路直冲袁寨，大获全胜，获得许多粮食、辎重，又从袁绍帐中搜出许多曹营中人私通袁绍的书信。随从建议将这些人全部斩首。曹操回答：“当袁绍强盛之时，我尚且不能自保，何况他人？”遂令将书信全部销毁。全军将士无不心服。
袁军土崩瓦解，袁绍只带八百骑渡河逃走。沮授坚贞不降被射杀，曹操命厚葬于黄河渡口。田丰在狱中被袁绍赐死。
曹操在官渡之战中以少胜多，打败袁绍，陈兵黄河两岸。
袁绍回到冀州，长子袁谭、次子袁熙、幼子袁尚和外甥高干分别从青、幽、并州领兵前往助战。袁绍再集二十多万大军，兵发仓亭，要报官渡之仇。
曹操用程昱“十面埋伏”之计，派许褚诱袁军追至河上。曹兵因无退路，只能回身奋力死战，杀得袁军尸横遍野，血流成河。袁绍抱三子痛哭，昏厥吐血，只好回冀州养病。
曹操庆仓亭大胜，重赏三军，忽接荀彧来信：“刘备在汝南起兵，乘虚来攻许都。”曹操留曹洪屯兵河上，自领大军往汝南迎战刘备。刘备因寡不敌众大败，投奔荆州刘表。曹操按程昱建议“先破袁绍，后取荆襄”领兵赴官渡，攻打袁绍。袁绍再吃败仗，旧病复发，吐血身亡。临终前，他废长立幼，封第三子袁尚为大司马将军，这引起袁谭、袁熙不满。
郭嘉进谏曹操不必急攻，待兄弟反目，再讨伐袁军不迟。果然袁谭和袁尚互相残杀起来。曹操乘势用许攸之计，决了漳河之水，攻下冀州城。袁绍手下谋士审配宁死不屈，被曹操斩杀，死后葬于城北。城破后，曹操祭拜袁绍，许攸高傲无礼，被许褚杀死。
袁尚去幽州投袁熙，袁谭投降曹操，遭到拒绝，被曹洪杀死于阵中，谋士郭图亦被乐进射杀。
曹操北征乌桓返回易州时，郭嘉不幸病故，留下密书：“今闻袁熙、袁尚往投辽东，明公切不可加兵。公孙康久畏袁氏吞并，二袁往投必疑。若以兵击之，必并力迎敌，急不可下；若缓之，公孙康、袁氏必自相图，其势然也。”操从其言，按兵不动。不久公孙康因怀疑二袁想占辽东，杀死二袁，将首级送与曹操，并愿归顺朝廷。至此，辽东平定。
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