此後曹操調整戰略，讓聯軍輪流攻城。又連攻數日，於禁率先登城，在城頭與梁剛激戰百餘招，梁剛不敵於禁，被於禁砍成重傷，曹軍乘機蟻附而上，西門被攻破，梁剛傷重昏迷，為於禁所擒。
夏侯惇乘機率大軍入城，李豐、樂就等人因手下軍士嘩變，雙雙被擒。城內袁軍無主，紛紛向曹軍投降。
李豐、樂就、梁綱不願投降曹操，都被當眾處決。
袁術所造的宮室殿宇被全部燒毀，城池也被劫掠一空。
壽春被攻破，曹呂孫三人忙著分享戰爭紅利，沒有繼續追殺苟延殘喘的袁術。
曹操收得六萬多袁軍降卒，兵力大盛，將淮南地區據為己有，呂布和孫策不敢與曹操相爭。
呂布奪得錢糧無數，又得到朝廷正式承認的徐州牧印信，名正言順地擁有徐州，也心滿意足。
孫策占瀝陽和廣陵兩郡，再也沒有什麼可以阻止孫策全取江東。也算實至名歸。
此時的袁術，衰敗之勢已經無法逆轉。其部將陳蘭、雷薄對袁術極度失望之下，率軍發動叛亂，在掠奪了大量糧草後，奔赴於灊山自立。
建安四年（199年），走投無路的袁術，前往灊山投奔雷薄、陳蘭。雷薄沒有讓袁術進入山寨，而是在寨前對袁術喊話道：
“淮南數十萬大軍盡沒，李豐等昔日袍澤盡皆為袁公的皇冠而戰死，而時至今日，袁公依然頭戴皇冠，不覺得羞愧嗎？”
袁術怒道：“吾昔日對你不薄！你為何如此無情？”
雷薄道：“何謂不薄？袁公但聽奸妄人之言，不聽忠直之言，故有今日。若袁公聽閻主薄之言，何來今日之禍？”
袁術默然無語，想起當初閻象勸諫之言，心中悔恨不已。
雷薄見袁術無語，又開口道：“袁公此時來見吾等，必致曹軍前來追殺。袁公此來，對我等來，與災星何異，請袁公速去。”
這是著袁術是掃把星了。袁術無奈，隻好與楊弘和紀靈等親信，引殘軍退走。
眾叛親離，窮途末路！
袁術無奈地問計於楊弘道：“楊愛卿可有對策？”
楊弘道：“大勢去也，可將將帝號送於袁紹，求袁紹收留。”
於是，袁術寫信給袁紹，大致意思是：“命離開漢室已經很久了，如今的政令亦是出自曹操私人而非子和朝堂。英雄豪傑爭奪追逐廝殺，分割大漢的疆土，這同周朝末年的七國沒有什麼兩樣，隻有強大的一方吞並他方。
袁氏稟受命應當統治下，符命祥瑞粲然昭著。現在論實力誰都不可能同您爭強，我恭敬地將命送給您，希望您使它振興。”
袁紹受到袁術的信後，雖然不願此時接受帝號，但為了整合袁家的實力，還是同意接納袁術。
於是，袁術率軍前往投奔袁紹，結果經過徐州時，又被呂布截住去路，不讓通過。
袁術隻好又退往壽春地界。
曹操聽袁術又退回了壽春地界，忙令夏侯惇領軍緊追不舍。
此時，被曹操扣押的閻象，在王嵩外情局人員的幫助下，終於找到機會脫困而岀。
閻象的隨從對閻象道：“大人，此時下形勢已變，陛下已是窮途末路，無力回，敗亡不遠矣。我看大將軍王嵩對大人您青睞有加，大人何不投之？”