在曹操迎接汉献帝到许昌以前，曹操和袁绍分别在黄河南北发展自己的势力，双方还一直保持着友好的关系。但随着双方势力的扩张，利害冲突也随之而来。曹操打着“天子”招牌，纵封赏大权，自为大将军，封袁绍为太尉。袁绍素来骄贵，声望和地位一向在曹操之上，这时，袁绍职位在曹操之下，就不肯接受太尉的官职。由于袁绍势力很大，曹操不得不把大将军职位让给他，而自己则为司空、行车骑将军。
建安三年（公元198年）十二月曹操擒杀吕布，取得徐州，次年三月，袁绍消灭公孙瓒，兼并幽州。于是袁、曹两大势力之间的对立显得更加突出，便不能不以战争的形势相见了。
东汉未年经典战役
公元200年2月，袁绍命沮授为监军，亲率10万大军，从邺城（今河南省安阳市北）出发，进攻曹操的都城许昌。袁绍大军开进黎阳（今河南浚县东北），安营扎寨，将这里作为指挥部，派大将郭图、颜良进攻白马（今河南滑县东）。当时驻守白马的是曹操的东郡太守刘挺，守军死伤惨重。而曹操集结在官渡（今河南中牟县东北）的军队也只不过三四万人。对敌力量悬殊，白马告急。
4月，曹操北上解白马之围，用荀攸计，屯兵延津伪装渡河，好像要攻击袁绍的后方，迷惑袁绍大军渡河，使其分兵西向。目的达到后，曹操自引轻骑，集中徐晃、张江、关羽等骁将，出其不意奔袭白马。关羽斩颜良，袁军溃败。曹操拔白马之军，迁徙白马，百姓沿黄河撤退，丢弃辎重军械，诱袁绍大军渡河来追。
5月到6月，袁军渡河至延津。袁绍大将文丑与刘备追击曹军，在延津南白马山中计被斩。颜良、文丑为河北名将，连战皆输，绍军失利。
与延津之战同时，于禁、乐进又率步骑五千，从延津西渡河奇袭袁军后方，至汲、获嘉二县，焚其坞堡20余屯。
7月至9月，袁结虽然连战皆败，仍凭其兵力优势，密集推进，与曹操相持于官渡。8月，袁军在逼进曹营，依沙塠为屯，东西数十里，曹军亦分营对垒相持。
袁绍在逼近官渡的同时，于7月派刘备至曹军后方，与汝南黄巾军联合开辟第二战线。袁军派出的劫粮之军也连连得手。
9月，袁曹两军在官渡展开阵地占，曹军寡不敌众，还营坚守。袁军筑地道强攻，激战异常。两军“相持百余日，河南人疲困，多畔应绍”。当时曹军粮少，曹操致书荀彧，打算撤军。荀彧回信曹操，以楚汉相争为喻劝曹操相持战斗，谋士贾诩支持荀彧的意见。于是曹操派曹仁率领徐晃、史涣等攻破刘备在汝南的策应，还消灭了袁绍断粮道的游击军，使其运输畅通。曹操又用荀攸计，派徐晃等扰乱袁绍后方，烧了袁绍运粮车及其辎重，杀其将韩猛。
10月，两军主力决战。袁绍再次派出淳于琼等带兵万余人押运粮车，屯放在袁绍大营北40里的乌巢。沮授与许攸向袁绍建议保护粮草之计，不被袁绍采纳。
许攸见他的计谋不被采纳，心中很是不平。正在这时，留守邺城的审配收捕了许攸家属。许攸一怒之下，投奔曹操，告知袁军储粮虚实，劝曹操轻骑烧粮。当时曹军只有一个月的军粮，为打破僵局，曹操决定出奇制胜。他亲率5000骑兵，冒用袁军旗号，月夜偷袭乌巢。天亮时，曹操抵达淳于琼粮营。淳于琼见曹操兵少，欲邀功利，不护粮草，出营迎战。曹军殊死博斗，淳于琼战败，粮草被焚。
袁绍闻听乌巢军粮被烧，他不派兵援救淳于琼，反而自作主张认为曹操偷袭乌巢，将计就计，袭击曹操的大本营，以断曹操的归路，遂命大将张郃、高览前去攻打曹军大营。张郃认为这样做是在冒险，建议袁绍不可如此。袁绍不听，张郃等只好攻打官渡曹营。袁军到达官渡，前面遇到曹洪大军的顽强抵抗，后面又受到从乌巢得胜回来的曹操的猛攻，腹背受敌。张郃见袁绍成不了大事，便与高览率军投降了曹操。
粮草被烧，张郃等大军投降，袁军不打自乱，曹军乘胜全面出击，消来袁军7万多人。袁绍慌忙带着儿子袁谭和八百骑兵，渡过黄河向北逃窜。曹操消灭北方最大军阀袁绍的主力，取得了官渡之战的绝对胜利。袁绍从此一蹶不振。建安七年（公元202年），袁绍在邺城病死。
官渡之战，曹操以少胜多，以弱胜强，击败了一代枭雄袁绍。袁绍之死，成就了曹操的事业，加速了他统一北方的步伐。河北智士名将田丰、沮授、颜良、文丑，成了袁绍的殉葬品。张郃、许攸等一批人杰，投附了曹操，壮大了他的势力。官渡之战，还巩固了曹操的政治地位，以及在汉官、曹氏阵营中的声望。曹操从此走上了他事业的巅峰。经过几年征战，曹操攻下了冀、青、幽、并四州之地，基本上统一了北方。
建安十二年（公元207年），曹操为了彻底消灭袁氏残余势力，并解除辽东少数民族乌桓的骚扰，曹操亲自率兵远征乌桓，杀死乌桓王蹋顿，将乌桓掠去和逃亡乌桓地区的十多万汉族人带回内地，并从乌桓军队中挑选一些骑兵编入自己队伍，成为“天下名骑”。经过二十多年的角逐，中原大地重归安宁，军阀们在相互混战中死伤殆尽。
到这时，中国北方，除辽东的公孙康和关西的马腾、韩遂尚仅是名义上的服从汉朝外，其他州郡都直接隶属于曹操的管辖之下了。已完成北方统一大业的曹操仍雄心勃勃，时刻做好准备，重新统一全国。
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