二月，袁绍派遣郭图、淳于琼、颜良在白马攻打东郡太守刘延，袁绍领兵到了黎阳，将要渡过黄河，夏季四月，曹操往北救援刘延，苟攸劝说曹操道：“如今我们兵力少不能抵挡，分散敌人的兵力才可以取胜。您到了延津，装作准备渡过黄河向他们的后方进军，袁绍必定往西迎战您，然后派轻装部队袭击白马，趁他们没有防备，就可以捉住颜良了。”曹操听从了苟攸的计策。袁绍听说曹军渡过黄河，立即分出兵力往西迎战曹军。曹操就率领军队急行，直奔白马，离白马尚有十多里，颜良大惊，前来迎战。曹操派张辽、关羽做先锋，先打败了敌人，斩了颜良，终于解除了白马之围，迁徙白马的百姓，循着黄河朝西走。袁绍在这时渡过黄河追击曹操的军队。追到延津的南面，曹操指挥军队在西面山坡下扎营，派人登上营垒了望敌军，报告说：“大约有五六百骑兵。”过了一会儿，又报告：“骑兵逐渐增多，步兵多得数不过来。”曹操说：“不用再报告了。”就下令让骑兵卸下马鞍放开马匹。这时，白马驻军的辎重已经上路。各将领认为敌军的骑兵多，不如回去守卫军营。苟攸道：“这是用来引诱敌人上钩的，为什么要离开这儿呢！”袁绍的骑兵将领文丑和刘备带领五六千骑兵先后来到。各将领又说：“可以上马儿了。”曹操说：“可以了。”于是大家都上马，当时骑兵不足六百人，就挥军出击，大败敌军，斩了文丑。颜良、文丑都是袁绍的有名将领，两次交战，都被擒杀，袁绍的军队大为震动，曹操回军官渡。袁绍进军保卫阳武。关羽逃回刘备那儿。
八月。袁绍连接营垒逐渐向前推进，靠着沙丘驻扎，从东到西连绵数十里。曹操也分扎营垒跟敌方对抗，交战不利。当时曹操兵力不足一万人，伤员占十分二三。袁绍军队前进到官渡，堆土山挖地道。曹操也在营内堆土山挖地道，跟敌军对抗。袁绍军射箭人曹军营中，箭下如雨，走动的都要用盾牌遮挡，大家非常害怕。这时曹操粮食少，给苟或写信，商议打算撤回许都，苟或认为“袁绍全部人马聚集在官渡，准备跟您决一胜负。您以最弱小的兵力对抗最强大的敌军，如果不能制服他，必定被敌军所追逐，这是天下的重大转机啊。况且袁绍只是一个一般的豪雄罢了，能够聚集人才却不能使用人才。凭借您的神武英明并且加上以天子之命讨伐叛乱的正当名义，有什么事而不能做成功呢！”曹公听从了荀或的意见。
袁绍数千辆运送谷物的车子到达，曹操采用苟攸的计策，派徐晃、史涣去截击，大败袁军，全部烧毁了袁绍的运粮车。曹操跟袁绍相持了几个月，虽然每次交战都斩杀敌将，但是兵少粮尽，士兵疲乏。曹操对运粮的人说道：“再过十五天替你们打败袁绍，不再让你们劳苦了。”冬季十月，袁绍派车运粮，令淳于琼等五个人带领一万多士兵护送车队，露宿在袁绍军营北面四十里的地方。袁绍的谋臣许攸贪婪无度，袁绍不能满足他，就前来投奔曾公，借机劝说曹公攻打淳于琼等人。曹操身边的人怀疑他。苟攸、贾诩劝说曹操采纳。曹操于是留下曹洪防守，自己带领五千步兵和骑兵乘夜前往，恰在天亮时到达。淳于琼等人望见曹公兵少，出去到营门外布阵。曹操急速攻击淳于琼，浮于琼退守营垒，于是就攻打淳于凉的营垒。袁绍派骑兵援救淳于琼。曹操身边的人有的说：“敌人创骑兵逐渐接近，请求分兵抵抗他们。”曹操发怒说：“敌人到背后才报告！”士兵都拼死作战，大败淳于琼等人，把他们全斩了。袁绍刚听到曹操攻打淳于琼时，对大儿子袁谭说道：“趁他攻打淳于琼等人，我去攻占他的军营，他就没有地方落脚了！”于是派张部、高览攻打曹洪。张郃等人听到淳于琼败亡，就前来投降。袁绍军队大溃败，袁绍和袁谭扔下军队逃跑，渡过了黄河，曹军追赶他们不上，全部缴获了他们的辎重、图表文书和珍宝，俘虏了他的部众，曹操缴获袁绍的信件中，有许都和曹军中的人和袁绍来往信件，曹操把它们全部烧掉了。冀州各郡很多城邑都自动投降了。
六年夏季四月，曹操在黄河边检阅军队，攻击袁绍在仓亭的军队，把它打败。袁绍回来，又收拢被打散的士兵，平定了各反叛的郡县。九月，曹操回到许都。
袁绍自从军队被打败之后，发病吐血，在夏季五月死去。小儿子袁尚接替他的官职，袁谭自称车骑将军，驻扎在黎阳。秋季九月，曹操征讨他们，连续交战，袁谭。袁尚屡次战败退却，坚守黎阳。
四、征乌桓讨刘表
三郡乌桓趁天下的动乱，攻下幽州，掠取汉民合计十余万户。袁绍把他们的首领都立为单于，把族人的女孩子作为自己的女儿，嫁给他们做妻子，辽西单于蹋顿尤为强大，被袁绍所看重，所以袁尚兄弟投奔他，频繁人塞造成灾难。曹操准备征讨他们，开凿河渠，从呼海河注入泒水，起名叫平虏渠；又从河口凿渠让泒水流入潞河，名叫泉州渠，以通往大海。
十二年春季二月，曹操从淳于返回邺城。丁西日，下令道：“我发动义军铲平暴乱，到现在有十九年了，所征讨的必定战胜，难道是我个人的功劳吗？这是有才能的土大夫们的力量啊。天下虽然尚未完全安定，我应当和有才能的士大夫们一起平定它；可是独自享有那些功劳，我怎么能够心安理得呢！要赶紧评定功绩、实行封赏。”于是广泛地封赏二十多位功臣，都封为列候，其余的人各按功劳大小受封，并巨免除死难者的子孙的徭役，封赏或轻或重各有差别。
将要北征三郡乌桓，各将领都说：“袁尚，是一个逃亡的敌人罢了，夷狄贪婪而没有爱心，哪里会被袁尚所利用？如今深入征讨他，刘备必定说服刘表来袭击许都。万一发生事变，后悔也来不及了。”只有郭嘉算定刘表必定不会信任刘备，劝曹公北征。夏季五月，到达无终。秋季七月，发大水，沿海道路不通，田畴请求担任向导，曹操听从他，带领军队出卢龙塞，塞外道路断绝不通，于是开山填谷五百多里，路过白檀，经历平冈，走过鲜卑族地区，向东直扑柳城，距离柳城二百里时，敌人才知道消息。袁尚、袁熙和蹋顿、辽西单于楼班、右北平单于能里抵之等人带领数万骑兵迎战曹军。八月，曹操登上白狼山，突然跟敌人碰上，敌兵非常多。曹操的辎重尚在后边，披戴销甲的人很少，左右的人都害怕。曹操登上高处，望见敌军的阵势不整齐，就出兵攻击敌阵，派张辽做先锋，敌军大崩溃，斩了蹋顿和名王以下多人，投降的胡人和汉人共二十余万人。辽东单于速仆九和辽西、右北平各头领，扔下他的族人，跟袁尚、袁熙逃奔到辽东，相随的部下尚有数千骑兵。当初，辽东太守公孙康依仗地处偏远不肯归服。等到曹操打败乌桓，有人劝说曹公立即征讨他，就可以捉住袁尚兄弟俩。曹操说：“我正让公孙康斩下、送来袁尚、袁熙的人头，不去麻烦军队了。”九月，曹操率兵从柳城回来，公孙康随即斩了袁尚、袁熙和速仆丸等人，把他们的人头送来。将领中有人问：“曹公回来而公孙康斩下并送来了袁尚、袁熙的人头，是什么原因呢？”曹操说：“公孙康向来害怕袁尚等人，我紧逼他就把力量联合起来，放松他就会互相算计，情势就是这样啊。”十一月到达易水，代郡乌桓代理单于普富卢、上郡乌桓代理单于那楼带领他们的名王前来祝贺。
十二年春季正月，曹操回到邺城，开凿玄武池来训练水军。汉朝廷撤消三公的官职，设置丞相、御史大夫。夏季六月，任命曹操为丞相。
秋季七月，曹操南征刘表。八月，刘表去世。他的儿子刘琮接替他的官职，驻扎在襄阳。刘备驻扎在樊城。九月，曹操到达新野，刘琮就投降了，刘备逃跑到夏口。曹操向江陵进军，下令给荆州的官吏百姓，要和他们一起除旧布新。于是评定降服人员的功劳，封候的有十五人，任命刘表手下大将文聘做江夏太守，让他统领原来的军队，荐举并任用荆州名士韩嵩。邓义等人。益州牧刘璋开始接受征调服役，遣送兵员补充曹军。十二月，孙权协助刘备攻打合肥。曹操从江陵出征刘备，到了巴丘，派张部救援合肥。孙权听到张邵的军队到来，就逃跑了。曹操到了赤壁，跟刘备交战，失利。在这时候大瘟疫流行，官兵很多染病死亡，于是率军回去。
五、诱韩遂胜马超
此时汉中马超与韩遂、杨秋、李堪。成直等人反叛。曹操派曹仁去讨伐他们。马超等人驻扎在潼关，曹操命令各将领：“关西士兵精锐强悍，要坚守壁垒不要跟他们交战。”秋季七月，曹操西征，与马超等人的部队夹着潼关驻军。曹操紧紧地牵制敌军，而暗中派徐晃、朱灵等人乘夜渡过蒲阪津，占据黄河西岸扎营。曹操从潼关北面渡河，还未渡过去，马超追赶渡船急忙攻打。校尉丁斐因而放出牛马来引诱敌人，敌人骚乱去抢夺牛马，曹操才得以渡过河去，沿着黄河修筑通道而向南推进。敌人撤退，在渭口进行抵抗，曹操于是在许多地方设置疑兵，暗中用船载着士兵进入渭水，架设浮桥，夜里，分兵在渭水南岸扎营。敌人乘夜攻打军营，伏兵打败了他们。马超等人驻守在渭水南岸，派遣信使请求割让黄河以西地区讲和，曹操不答应。九月，进军渡过渭水。马超等人频繁挑战，又不答应；坚决请求割地，送儿子来做人质，曹操采用贾诩的计策，假意答应他。韩遂请求跟曹公相见，曹操跟韩遂的父亲是同年幸廉，又跟韩述是同辈人，于是两人马靠着马交谈了好一阵子，但不涉及军事，只谈京都老朋友之间的旧事，拍手欢笑。会见完毕，马超等人询问韩遂：“曹操说了些什么？”韩途说：“没有说什么啊。”马超等人对他起了疑心。另一天，曹操又给韩遂写信，有多处修改涂抹，好像是韩遂政定的样子；马超等人更加怀疑韩遂。曹操就与马超等人约定日期会战，先用轻装的士兵挑战，交战了很久，才出动勇猛如虎的骑兵夹攻，大败敌军，斩了成宜、李堪等人。韩遂、马超等人逃跑到凉州，杨秋逃到了安定，关中平定。各将领中有人问曹操道：“当初，敌军把守潼关，渭水北岸沿途空虚，不从河东攻打冯翊却驻守潼关，拖延一段日子而后北渡黄河，为什么呢？”曹操说：“敌军把守潼关，如果我军进入河东，敌人必定去防守各个渡口，那么就无法渡过西河去，我故意把大军开向潼关；敌军全部人马在南面防守，西河的防备就空虚，所以徐晃、朱灵二位将领能够专力夺取西河；然后率军北渡黄河，敌人不能跟我们争夺西河，是因为有徐晃、朱灵二位将军的军队啊。连接车辆树立栅栏，修筑通道向南推进，既是作不可战胜的准备，又把兵力薄弱显示出来。渡过渭水修建坚固的营垒，敌人前来也不出去应战，是以此来助长敌人的骄气啊；所以敌人修筑营垒而请求割让土地。我顺从他们的请求答应了他们。顺从他们的心意的原因，是使他们安心而不作准备，我们乘机积蓄士兵的力量，一旦攻击他们，就如同所说的疾雷不及掩耳的了，况且军事上的变化，本来就不是只有一种方法啊。”起初，敌人每有一支部队到达，曹操就露出高兴的脸色。敌人被打败之后，将领们询问其中的原故。曹操答道：“关中地区辽阔，若果敌人各自据守险要的地方，没有一、二年是不能平定的。如今敌军都前来集中，他们人数虽多，却互不统属，军队里没有统一的主帅，一战便可以消灭掉，取得胜利比较容易，我因此高兴。”
公元220年，曹操在洛阳逝世，享年六十六岁。遗令道：“天下尚未安定，葬礼不得遵循古代的礼制，安葬完毕，都要脱掉丧服。那些率兵驻守卫戍的将领，都不得离开驻守部队。有关的官员各尽职责。人敛时用平时的服装，不要埋藏金玉珍宝。”谥号称武王。二月丁卯日，安葬在高陵。
评论说：汉朝末年，天下大乱，英雄豪杰同时崛起，而袁绍在四州虎视眈眈，强盛无敌，曹操运用谋略，征服天下，掌握申不害、商鞅的法术，兼备韩信。白起的奇策，官职授子方正。有才干的人，各凭自己的才能，克制情感，专用智谋，不念旧恶，最终能够总揽朝廷大权，成就了伟大的事业，这是因为他的智慧、谋略最优异啊。可以说是一个不平凡的人，超越当代的俊杰了。