由於董卓之亂，引出軍閥混戰，農業生產受到極為嚴重的破壞。曹操感到軍糧是取勝的重要基礎，不少軍閥隊伍，雖一時聲勢浩大，但因缺乏糧草，不戰自潰。要想兼並天下，必須糧足兵壯。他接受了棗祇、韓浩等人的建議，開始實行屯田。曹操下達《置屯田令》，同時進行了一係列組織安排，首先在許縣開始實行屯田。結果屯田的第一年，即得穀百萬石。接著，曹操又把屯田製度逐步推廣到所轄的兗、豫全境，從根本上改善了糧食問題。既安定了民生，又滿足了軍用，為曹操統一大業提供了物質條件。
待曹操把朝中各種事情安排妥當之後，便開始運籌帷幄，準備拉開逐鹿中原的戰爭帷幕。曹操分析了當時的軍事形勢：北麵是冀州袁紹，南邊是袁術，東邊為呂布，西麵是張繡等。在這樣四麵受敵的形勢下，曹操決定利用他們各自的矛盾，把他們分化瓦解，然後再逐一擊破。
首先曹操覺得袁紹此時不僅兵強馬壯，而且又是討董盟主，在當時有些影響，如果與之爭鋒，弄不好會招來圍攻。於是先讓獻帝給其加官晉爵把他穩住，留到後邊對付。淮南和徐州是兵家必爭之地，此時正由袁術和呂布分據。淮、徐兩地曹操不能不得，但時機不到，於是先用計挑撥呂布和袁術的關係，待他們相爭之後，坐收漁人之利。劉備暫立足於徐州，一時對自己還沒有威脅，先封其為鎮東將軍收買之。
曹操決定首先率軍征討張繡。張繡是驃騎將軍張濟的侄子，張濟在進攻穰城死後，張繡投靠了劉表屯軍宛城。曹操十分清楚，劉表之所以招納張繡，不僅是為了壯大自己的力量，而且更主要是讓他來守住荊州的北大門，借以對付曹操。尤其他在謀士賈詡的輔助下，在南陽招兵買馬，勢力日盛，必須及時剿滅。張繡覺得不是曹操的對手，在賈詡的勸導下舉兵投降。曹操因納張繡叔母為妾惹惱了張繡，於是夜襲曹軍。曹操毫無準備，結果受傷退至舞陰。張繡再率騎兵來攻，曹操敗退許都，張繡乘勢占領了舞陰。曹操多次派曹洪領兵攻打，但皆失利，還屯葉縣。建安三年曹操沒有聽從軍師荀彧的勸誡，又率軍進攻穰城。張繡急忙請求劉表援助，結果劉表出兵，屯於安重，切斷了曹軍後路。恰在此時，荀彧告急，說袁紹準備偷襲許都。曹操匆忙率軍回護，他急中生智，用計打敗張繡，返回許都。張繡感到曹操此去，必來報複，於是便想投奔袁紹。賈詡為其分析利害，勸他投靠了曹操。曹操不計舊怨，拜張繡為揚武將軍，又為兒子曹均娶了張繡的女兒，成了親家。
國內戰爭其實隻是不同政治勢力爭奪權力的手段，此時曹操挾天子號令諸侯，很多人便覺得爭之無望，又按捺不住權力的欲望，便想獨立稱帝，另立一家天下。就在曹操第一次征張繡時，袁術便迫不及待地在壽春稱帝。為了培植勢力，他想以聯姻為手段，拉攏呂布以對抗曹操。但由於陳珪的反對，聯姻未成。呂布是一員虎將，曹操想眼下必須穩住他，於是便用獻帝的名義，將呂布封為左將軍，並去信稱讚他製止袁術稱帝，對王室的擁戴，要他同自己共同輔政。呂布得書大喜，立即派陳珪的兒子陳登為特使，到許都謝恩。曹操乘機為陳登父子加官增祿，陳登答應待機為內應滅呂布。袁術對呂布歸服曹操非常憤恨，便派大將張勳分七路殺奔徐州，結果被呂布擊敗，袁術元氣大傷。曹操趁機親統大軍，準備徹底將其擊垮。哪知袁術沒等曹軍到，便棄軍南逃，他的部將橋 等被曹軍打得大敗。從此袁術退縮在淮水以南，一蹶不振。第二年曹操消滅呂布之後，袁術的日子更加難過。於是寫信給哥哥袁紹，願意與袁紹聯手禦敵，並擁立袁紹當皇帝。袁紹接到袁術的信後，馬上派人通知袁術，取道徐州北上到冀州來。曹操聞訊後，立即派劉備和朱靈等率軍截擊。袁術剛到徐州，便遭到阻擊，隻好掉頭南逃，氣急敗壞，從此一病不起，於建安四年死於江亭。不久曹操又將劉備趕出徐州。
經過三年多的艱苦奮戰，曹操收張繡，殺呂布，逼死袁術，逐走劉備，勢力大增，終於具備了與袁紹爭奪霸權的實力。因此，曹操逐鹿中原的最後決戰即將展開。
建安四年，袁紹在河北地區消滅了公孫瓚之後，取得了幽、冀、青、並四州之地。當他聽說袁術北上被曹軍截擊致死的消息後，怒火中燒，他早有與曹操決戰的想法，但沒有抓住機會。此次想一舉殲滅曹操，統一北方後即稱帝。他親自精選10萬兵卒，戰馬萬匹，準備進攻許都。他的謀士沮授勸他，眼下爭戰不休，兵困馬乏，不可輕易出兵，用以逸待勞之計可敗曹軍。但也有些匹勇之夫，好大喜功，鼓動袁紹：“以明公之英武，統河北之強眾，去討伐曹操，易如反掌，何必那麼費事。”經過一番爭論之後，袁紹終於親率大軍，直接殺奔許都。
袁紹將率軍攻打許都，曹軍的一些將領深感恐懼。曹操對眾將說：“我深知袁紹的為人，誌大而智少，外表上很凶，內心很膽小。疑心重，很缺少威嚴，兵多而指揮不力，將驕而政令不一。土地雖廣，糧食雖豐，正好取來作為我的軍糧。”曹操的確深知袁紹，這番話說得十分透徹，諸將打消了顧慮，積極準備抗擊袁紹大軍。
袁紹大軍進入黎陽後，即派顏良過黃河攻打駐守白馬的東郡太守劉延。劉延告急，曹操一時抽不出兵馬營救。四月，曹操采納了荀彧聲東擊西的戰術，從官渡率軍北上，佯作攻打袁紹後方。袁紹上當，便分出一部分軍隊調往延津，曹操立即率領輕騎直奔白馬，攻其不備，殺了大將顏良。曹操遂解白馬之圍，然後將軍民全部遷出。袁紹聞訊，急忙下令渡河追擊曹軍。曹操見袁軍越來越多，便下令騎兵解鞍放馬，讓馬匹亂跑，以誘敵深入。大將文醜和劉備率五六千騎兵趕到，看見曹軍輜重丟得滿地，便搶作一團。曹操見時機已到，令600騎兵上馬奮擊，袁軍被打得措手不及，混戰中文醜被殺。