曹操命議郎兼督軍曹仁、軍師祭酒郭嘉、左度遼將軍鮮於輔、領軍史渙、護軍韓浩等人率領四萬大軍在後，親自領著蕩寇將軍張遼、征虜將軍劉勳、偏將軍徐晃、張郃、議郎兼督虎豹騎曹純等率騎兵一萬多迅速奔襲柳城。
途徑白狼山時突然與烏桓軍相遇，當時烏桓軍有三萬，且由袁尚、袁熙與蹋頓等人帶領。曹操心驚肉跳，左右將士紛紛膽寒，由於大軍和輜重都落在了後麵，曹操決定避其鋒芒，先撤軍，待後援跟上再決戰。
張遼疾聲勸阻道：“明公，眼下不能退，退一步是萬丈深淵啊！如果敵人趁機掩殺，我軍必定大敗。敵軍乘勢追殺，咱們後麵四萬大軍也必定一潰千裏！與其退縮，不如力戰。明公請看，敵軍剛到，連陣型都沒有擺好，這個時候我軍趁機衝殺，敵軍必定大亂。”
曹操於是登高望遠，情況果然與張遼說得一模一樣，於是決定采納張遼意見。曹操咬牙道：“好，文遠士氣如虹，真是壯我三軍！來人，取我麾旗，命文遠全權指揮戰鬥！”
張遼接過麾旗，命偏將軍徐晃領兵兩千為左軍，偏將軍張郃領兵兩千為右軍，征虜將軍劉勳、督虎豹騎曹純率軍兩千殿後，自己親率四千騎兵衝鋒。三軍齊攻，與烏桓騎兵鏖戰一處。烏桓騎兵陣型大亂，四散逃跑。張遼一馬當先，勢如破竹，先斬殺烏桓王蹋頓。兵敗如山倒，烏桓三萬騎兵逃奔起來快如閃電。曹操見烏桓軍一觸即潰，立刻命劉勳和曹純率軍衝殺。曹軍勢如洪水，呼嘯追去，大敗烏桓軍。
曹操趁機追殺，攻陷柳城。不過袁尚兄弟早已直奔遼東而去，準備投奔公孫康。不久曹仁、郭嘉率領大部隊趕到柳城，與曹操會合。眾人勸曹操乘勝追擊，進攻遼東公孫康，擒拿袁尚兄弟，曹操歎氣道：“我軍糧草已經不足，恐怕再耗下去，回城就沒糧了。再說公孫康是鼠輩，我現在擁兵二十萬，派一個使者前往足以震懾他，他必會乖乖斬下袁尚兄弟頭顱給我，否則明年就是他的忌日！”後來使者一到，公孫康立刻斬殺袁尚二人腦袋，派人送給曹操。
此時曹操軍糧已經快耗盡，正從柳城往回趕。已是深秋時節，氣候幹旱又寒冷，沿途近兩百裏無水，曹操不得不殺馬作為軍糧，又命人掘地三十餘丈才見到水源。
不久由於氣候惡劣，水土不服，郭嘉生了疾病。曹操急忙命軍中醫師診治，醫師搖頭道：“勞累過度，又水土不服，隻能靜養，否則病情隻會加重。”郭嘉握著曹操手道：“軍糧告急，隻有快速回軍才能避免士兵嘩變。明公不必管我，迅速下令急行軍，否則必生變故！”曹操忍痛下令急行軍。三軍急行，郭嘉病情越來越重，最後吐血不止。待回到河北易縣時，郭嘉已經病逝，享年三十八歲。曹操痛不能眠，隻能命人將郭嘉就地掩埋。
聽聞曹操數月平定了烏桓，劉表大驚失色。邀請劉備前往襄陽敘舊，懊悔道：“我真是後悔啊，沒有采納玄德的意見，以至於白白錯失了千載難逢的好機會，可歎！”劉備歎氣道：“現在天下不寧，機會多的是。明公是賢明之主，隻要你肯重用賢才，必能夠抗衡曹操。眼下荊州遊民太多，往往依附於大戶，既不向州郡交租，又躲避賦役，造成荊州稅負不足，治安混亂。應該盡快核查人口，使有能力耕種土地的人能夠得到土地，根據田地好壞增加或減少賦稅。這樣不出五年，荊州立馬能夠重新富庶。望明公采納！”
劉表沉思許久，一陣咳嗽，抬頭猶疑道：“可荊州的大戶多在政界或軍界有人，其中關係錯綜複雜。這件事如果要做下去，恐怕阻力太大，最後會無功而返！”劉備斬釘截鐵道：“萬事開頭難，不如先在南陽施行，或者幹脆在我新野施行，待有了經驗，再推廣到整個荊州，明公覺得如何？”劉表大喜，當即同意。
劉備回新野途中再次前往隆中拜訪諸葛亮。張飛埋怨道：“大哥，咱們前後來了三次了，他一個毛頭小夥，不至於你這般低聲下氣吧？何況此人與劉表有親戚關係，萬一被劉表知道，反倒暴露了咱們。”劉備笑道：“三弟多慮了，孔明先生是胸懷天下的賢士，心中必然也想中興大漢，萬古流芳。而劉景升年事已高，畢竟是快七十歲的人了，早已沒有了雄心壯誌。孔明先生想一展抱負，隻會輔佐我，而不會輔佐劉景升，否則他怎麼可能在隆中閑居八年之久？”趙雲點點頭，張飛無奈歎氣。