荀彧（音hū）很快回信，力主曹操堅持下去，不能撤軍。他在信中說：“我軍與袁軍的對陣，形勢有點像當年楚、漢相爭的局麵，現在正是尋找戰機的時候，千萬不能退軍！”
曹操覺得信中的話說到他心裏去了，他命令全軍將士一定要死守陣地，他再也不提撤兵了。就在這個時候，曹操的部將徐晃抓到了袁軍一個偵探，他供認一個重要消息：“袁紹派大將軍韓猛運軍糧來了，派我先來探路。”曹操的謀士荀攸知道以後，要曹操派兵劫住袁軍運糧車，全部予以燒毀。
袁紹的謀士審配知道糧車被劫燒以後，對他說：“打仗以糧食為重，烏巢是屯放糧草重地，必須派重兵把守。”袁紹立即派大將淳於瓊率領兩萬精兵加強烏巢護糧兵力。但淳於瓊是個酒鬼，脾氣暴躁，動則鞭苔士兵。他到烏巢以後，每日酗酒，將士們怕他，無人敢勸。袁紹派貪酒將軍護糧，結果誤了大事。
袁紹帳下謀士許攸，是曹操舊友，他截獲了曹操送給許昌荀彧的密信，信中說：“軍中糧草已經用完，望速運糧來。”跑去對袁紹說：“曹操軍糧用盡，他的精兵盡在官渡，許昌必然空虛。主公派支軍隊襲擊許昌，曹操老巢即可搗毀。”但袁紹不信任許攸，因為他剛得到審配從鄴城發來的文書，其中揭發許攸在冀州任職時受人賄賂，他聽許攸獻計以後，不但不給予嘉獎，反而怒衝衝地斥責他：“你的行為不端，有什麼臉麵向我獻計？你與曹操是舊交，想為曹賊行騙嗎？退下，以後不許見我。”
許攸滿以為可以邀功，想不到袁紹給他當頭一棒，他退出帳外，仰天長歎：“天啦！忠言逆耳啊！”他反複考慮，覺得袁紹昏庸無能，遲早必敗，不值得為他效忠，當晚就潛出營去投曹操。
夜深人靜，曹操正躺在床上無法入睡，為軍中缺糧發愁，他聽說許攸深夜求見，高興得連鞋子也來不及穿，光腳出帳迎接，挽著他的臂膀走入大帳，然後朝他拜伏在地上叩頭不已。許攸慌忙扶起曹操說：“您是漢朝丞相，我不過是一個平民百姓，您何必這樣謙恭？”曹操說：“我們是故友，何必分官職上下尊卑呢？”許攸異常感動：“唉，我不會擇主，在袁紹手下謀事，言不聽、計不從，今天特來投奔您啊！”
曹操說：“您肯來我這裏，我的事業就成功了，請您教我破袁紹的計謀。”許攸說：“我有一計，可使袁紹百萬之眾不戰自滅。”他告訴曹操，袁紹的軍糧輜重都積存在烏巢，由一個酒鬼將軍防守，隻要派一支精兵，偽裝成袁軍蔣奇部去烏巢護糧，就可乘機燒掉袁紹軍糧。袁軍無糧，不戰自潰。
曹操十分高興，立即親選五千精兵，偽裝袁軍，連夜趕往烏巢燒糧。沿途哨兵查問時，他們一律回答說“蔣奇將軍奉命去烏巢護糧”，沒有遇到任何懷疑和阻攔，順利通過警戒。曹軍在報曉時分到達烏巢，立即擊鼓衝入糧倉營寨放火。刹時火光衝天，寨內大亂。守將淳於瓊這時正醉倒在床上酣睡，被吵醒後他正要出去查問，立即被曹軍捉獲。曹軍橫衝直闖，見糧囤就燒，見袁兵就殺；烏巢糧倉頃刻化為灰燼，護糧軍士非死即逃。
袁紹見曹軍去烏巢燒糧，估計曹營空虛，便派兵去劫寨，但被曹操預先安排好的伏兵殺得大敗而歸。袁紹70萬大軍沒有了糧食，立時大亂。袁軍內部發生分裂，大將張郃、高覽率所屬部隊投降曹操。曹軍趁機發起總攻，把袁軍殺得落花流水，袁紹父子僅帶800騎兵逃回河北。
官渡之戰創造了以少勝多的軍事奇跡，為曹操日後統一北方奠定了基礎。官渡之戰後不久，袁紹便氣急病死，曹操成為北方首屈一指的領袖人物。