袁紹看到劉備兵敗後，才感到曹操是個強大的敵人，決心進攻許都。
200年，袁紹調集了十萬精兵，派沮授為監軍，從鄴城（冀州的治所，在今河北臨漳西南）出發，進兵黎陽（今河南浚縣）。他先派大將顏良渡過黃河，進攻白馬（今河南滑縣）。
曹操采納苟攸的意見，把一部分人馬帶到延津（今河南延津西北）一帶假裝渡河，吸引袁軍主力。然後派出一支輕騎兵突襲白馬。袁紹聽說曹操要在延津渡河，果然派大軍來堵截。哪兒知道曹操已經親自帶領一支輕騎兵襲擊白馬去了。包圍白馬的袁軍大將顏良被打個措手不及。顏良死在亂軍之中，他的部下全都潰散了，白馬之圍也解除了。
袁紹得知曹操救了白馬，氣得哇哇大叫。下令全軍渡河追擊曹軍，並且派大將文醜率領五六千騎兵打先鋒。
文醜的騎兵趕到南坡，看見曹兵的武器、盔甲丟得滿地都是，認為曹軍已經逃遠了，叫兵士收拾那丟在地上的武器。早已埋伏好的六百名曹兵一齊衝殺出來。袁軍一下被殺得七零八落。文醜也糊裏糊塗地丟了腦袋。
一連打了兩場敗仗，損失了手下的顏良、文醜兩員大將的袁紹哪肯就此罷休，他帶領10萬大軍，猛追曹操。一直追到官渡，才紮下營寨。曹操的人馬也在官渡布置好陣勢。
雙方在官渡相持了一個多月，曹軍糧食越來越少，兵士也疲憊不堪，眼看就要堅持不下去了。袁紹的謀士許攸根據曹操缺糧的情況，向袁紹獻計，勸袁紹派出一小支人馬，繞過官渡，偷襲許都。袁紹很冷淡地拒絕了他的建議。
許攸在袁紹手下鬱鬱不得誌，想起曹操是他的老朋友，就連夜投奔了曹操。
曹操在大營裏剛脫下靴子，正想入睡，聽說許攸來投奔他，高興得顧不上穿靴子，光著腳板跑出來迎接許攸。他一見許攸的麵便說：“您來了，真是太好了！我的大事有希望了。”
許攸說：“我知道您的情況很危急，特地來給您透露個消息。現在袁紹有一萬多車糧食、軍械，全都在烏巢放著。那裏的守將是淳於瓊，他的防備很鬆。您隻要帶一支輕騎兵去襲擊，把他的糧草全部燒光，三天之內，袁兵就會不戰自敗。”
曹操得到這個重要情報後，立刻布置好官渡大營防守，自己帶領五千騎兵，連夜向烏巢進發。他們打著袁軍的旗號，對沿路遇到袁軍的崗哨說，他們是袁紹派去增援烏巢的。
曹軍順利地到了烏巢，放起一把火，把一萬車糧食，燒了個一幹二淨。烏巢的守將淳於瓊匆忙應戰，也被曹軍殺了。
正在官渡的袁軍將士聽說烏巢的糧草被燒光，都驚慌失措。袁紹手下的兩員大將張邰、高覽也帶兵投降了曹操。曹軍乘勢猛攻，袁軍頓時一敗塗地。袁紹和他的兒子袁譚如喪家之犬，向北逃走，身邊隻剩下八百多騎兵。
經過這場大戰，袁紹的主力損失殆盡。袁紹也在兩年後病死了。爾後，曹操又花了七年的時間，消滅了袁紹的殘餘勢力，統一了北方。