等到袁绍继续进军时，公孙瓒的界桥别营自度不能自救，而公孙瓒又必不肯相救，众人或降或逃，使得袁军顺利推进到易京城外。
袁绍直接攻到了城门前，公孙瓒派他的儿子公孙续向黑山黄巾军求救，又想亲自率兵冲出重围，占据西南山，仰仗黑山军，切断袁绍军的后路。
长吏关靖劝谏他说：“现在您的将士都各怀叛离之心，已无力再战，他们之所以能固守是顾惜他们的故乡老少，而把将军您当成主心骨，将军如能持久坚守，袁绍自然会退兵，四方军队一定又可以会合了。若将军现在弃易京而走，军队会失去后镇，易京覆灭指日可待。将军失去根基，流落荒野，怎么成就事业呢？”
公孙瓒于是决定不离开易京，等待其子搬来救兵，内外夹攻袁绍。
建安四年(199年)三月，黑山帅张燕与公孙续率兵十万，分三路相救公孙瓒。
援兵还没到，公孙瓒秘密派人送信给公孙续，让他率五千骑兵于北隰之中，举火把为应，公孙瓒就从城内出战。
袁绍劫得了这封信，将计就计，举起火把。
公孙瓒以为救兵到了，率兵出击。
袁绍设伏兵袭击公孙瓒，公孙瓒大败，又回到城内坚守。
袁绍于是掘地道到城楼下，毁坏其望楼，渐渐到达中央的土丘。
公孙瓒自料必败无疑，引火自焚，公孙瓒势力至此全军覆没，幽州被袁绍正式收入囊中。
......
这时在徐州战场，吕布军中几个月前发生部将郝萌叛乱，吕布和妻子衣不遮体逃进高顺营中，在高顺当机立断出兵平叛下，才平定了叛乱。
高顺为人清白有威严，不好饮酒，与吕布军中所有人都格格不入，且屡次劝谏吕布，被他所不喜。
又因为吕布狼狈模样全部暴露在高顺眼中，吕布又羞又恼，对高顺变得更加疏远。最近更是找了个理由，夺取全部高顺所领导的陷阵营士兵给他的小舅子魏续统领。
曹操带兵南下，在小沛首战便以弱示敌，引诱吕布军出战。
魏续刚刚得到吕布麾下最强部队陷阵营的指挥权，急需一场胜利证明他的指挥能力胜过高顺，便贸然出击，一头扎进曹操精心设置的包围圈。
陷阵营虽强悍，但他们人数不多，才区区七百人。
曹操出动两万大军将陷阵营团团围住，还出动了他刚具雏形的精锐骑兵虎豹营。
一战之下，陷阵营全军覆没，魏续仅以身退。
吕布军首战失利，全军退回下邳，紧守城池。
曹操大军随即杀奔下邳，并遣人送了一封信给吕布，向他陈述厉害，要他投降。
吕布想投降，但陈宫等人由于自己对曹操负罪，极力反对。
陈宫对吕布说：“曹公从远道而来，其局势不能持久，将军如果用步兵和骑兵驻守城外，我率领其余人马关了城门把守。曹操如果向将军进攻，我带领部队从后面进攻曹军；要是曹操只是攻城，将军就从外面救援。用不了一个月，曹军粮食全部用尽，发起进攻就可以打败曹操。”
吕布同意他的看法，决定采用陈宫之计。
可是回到家中，吕布的妻子魏氏却对他说：“从前曹氏对待陈公台像对待婴儿一样无微不至，陈宫仍然丢下曹操投靠我们。现在将军对待公台的好处并未超过曹氏，却打算丢下全城和妻子儿女孤军远出吗？一旦发生变故，我难道还能成为将军的妻子吗？”
吕布一听，觉得老婆说话更有道理，便没有采用陈宫之计。
陈宫闻讯长叹道：“吕奉先不纳良言，而听妇人之见，我等死无葬身之地矣！”从此以后便在吕布面前不发一言，不进一策。
吕布虽骁勇刚猛，但少谋而心胸狭隘多猜忌，不用陈宫建议，诸将又各自猜疑，所以每战多败。
曹操围攻三个月，决水围城，吕布军中上下离心，其部下侯成、宋宪、魏续反叛，缚了陈宫投降，吕布在白门楼见曹军攻急，大势已去，于是令左右将他的首级交给曹操，左右不忍，便于十二月癸酉下城投降。
吕布被捆到曹操面前，对曹操说：“我对手下部将可是够厚道了，是他们临时一起背叛我罢了。“曹操说：你背着你的妻子，与你几个部下的妻子私通，怎么能称为厚道呢？”
吕布沉默不语。吕布曾要求松绑，曹操笑说：“捆绑老虎不得不紧。”吕布又说：“曹公得到我，由我率领骑兵，曹公率领步兵，可以统一天下了。”
曹操颇为心动，不过转眼见到手下士卒在寒风中瑟瑟发抖却依然挺立守卫的样子。想到自己出兵徐州目的就是为了干掉吕布稳固后方。
这吕布是个反复无常的白眼狼，若是收了吕布，让他率领骑兵，随时都可能反噬自己。
便自嘲的一笑：“奉先世之名将，操怎忍屈就。为表敬重，可全奉先尸首。”
于是便下令将吕布缢杀在白门楼下。
其部属陈宫、高顺亦拒降被处死，张辽则领兵向曹操投降。
建安四年（199年），袁绍、曹操分别战胜各自对手，势力大增。
袁绍此时拥有冀州、幽州全境，并州、青州大部，天下十三州独占其四，纸面上的实力冠绝天下。
手下可用来直接作战的兵力超过三十万，而且这一年大旱终于过去，河北粮食迎来丰收。袁绍此时可谓兵精粮足，中原几无敌手。
曹操干掉吕布后，其势力包括兖州、豫州全境，徐州北部和扬州一部，领土面积略逊袁绍。
不过他的境内因为连年战乱，农田水利基础设施破坏严重，人口下降的也非常多。
加上数年大旱，只有兖州稍微恢复了一点生气，其余各地空有其土而无其民。以实力而论，比袁绍差的太多。
现在曹操手下可供作战的兵力差不多接近十万。
不过先前攻打南阳时黄巾降卒青州兵作乱，险些让他一败涂地。
曹操为了消化这些人口，防止青州兵再度作乱，便把他们打散安置到各地屯田，并派出大量兵力驻守，监督屯田。
所以曹军能随时用来作战的兵力不足五万。
就在这种情况下，建安五年（200年），袁绍选精兵十万南下屯兵黎阳，对兖州虎视眈眈。
曹操闻讯，率军三万北上，屯于官渡，与袁绍军遥相对峙。
官渡之战逐渐拉开帷幕。