後孫堅改屯梁東，而董卓派徐榮、李蒙四出虜掠，與孫堅在梁縣發生遭遇戰，孫軍大敗，孫堅與數十騎突圍而走。因為孫堅喜歡用紅色的頭巾，被董軍認出，便脫下來給了近將祖茂戴上，引開徐榮軍騎兵，孫堅則由小路逃出。祖茂被敵軍追得困迫，便下馬將頭巾放在一條燒過的柱上，自己則隱藏在草堆中。騎兵看見頭巾，以為是孫堅，便將頭巾重重圍繞，到近看才發現是柱去。孫軍大多兵將被俘，更以殘酷手段所殺，如潁川太守李旻就被烹死，其他士卒則以布纏裹，吊起，便離倒立到地，用熱油灌殺。另外，屯兵河內的王匡亦派泰山兵屯河陽津，準備進攻，董卓便派出疑兵擺出要由平陰渡河，暗地裏派遣精兵從小平北麵渡河，繞過王匡軍，在後方攻擊，在津北大破王軍，死者甚多。
韓馥懼怕袁紹危及自己，便一步一步減少對河內、酸棗聯軍的糧食輸送，軍糧耗盡後，聯軍各自回到守地，但各軍仍保持盟友關係。同時，劉岱與橋瑁二人一向交惡，劉岱便殺了橋瑁，以王肱領東郡太守。而董卓見盟軍撤退，便派韓融、陰修、胡母班、吳循、王瑰想與袁紹等人議和。眾人到河內後，王匡告知袁紹，袁紹不答應，要王匡殺死胡母班、王瑰、吳循等。袁術亦殺了陰修，隻有因韓融有德名以幸免。
袁紹與韓馥以獻帝年幼，而且被董卓控製，相隔關塞，不知獻帝是否平安為由，想立劉虞為帝，曹操拒絕參與，而袁術亦反對。袁紹又得到一個玉印，在座位中舉向曹操手肘，暗示已經準備一切，可以立劉虞為帝，但曹操隻是大笑，暗地裏卻對袁紹十分厭惡。不過袁紹仍與韓馥等仍於二月推舉劉虞為帝，於是派張岐等邀請劉虞討論事宜。
劉虞怒叱張岐：“現今天下大亂，國君失去政權。我受重恩，但未能清雪國恥。各位據有州郡，應一起合力，盡心為報王室，反而在造反謀反，是互取恥辱呀！”便堅辭不受，韓馥等又想請劉虞領尚書事，但劉虞仍拒絕，更斬殺使者，袁紹等唯有罷手。
同時，在二月孫堅收複散兵，屯兵陽人，董卓便派胡軫為大督護、呂布為騎督及其他多位都督，率五千步騎攻擊孫堅。胡軫便揚言要斬殺一個長官，做為整肅軍紀手段，各都督聽到後都十分討厭他。當到達離陽人城數十裏的廣成已是黃昏，兵馬疲乏，又受董卓節度，便下紮喂馬、休息，準備在夜裏出發，次日早上攻城。各將領討厭胡軫，想要破壞他的計劃，呂布等便揚言陽人的士兵已走，應立即追擊。胡軫立即出兵，但原來孫堅軍已整頓守備，董軍無奈，加上吏士**，人馬疲乏，唯有就地休息。呂布又大喊有人偷襲，全軍混亂，棄甲逃走，騎失馬鞍。逃出十多裏外，才發現沒有追兵，剛好天亮，便舍回兵器，想再攻城，可是軍隊已被孫軍發現，加強了城池防守，胡軫等唯有撤退。孫堅出城追擊，大敗董卓軍，斬殺都督華雄等人。
袁術見孫堅大敗董卓軍，有人便向袁術進言：“假如孫堅得到洛陽，便無法製衡他，這是除去狼而反招來虎呀。”袁術心疑，便不運軍糧給孫堅。孫堅便連夜趕回魯陽，嚴辭切責袁術，袁術慚愧，立即調發軍糧，孫堅亦回到陽人。董卓亦聞孫堅如此厲害，便派李傕遊說孫堅和親，更稱可以令其子弟們擔任刺史、郡守，但孫堅大罵董卓，一口拒絕。立即進軍大穀，董卓親自率兵與孫堅在先帝陵墓間發生戰鬥，董卓敗走，移屯澠池，另在陝集兵。
孫軍便進入洛陽宣陽城門，擊退呂布。孫堅掃除宗廟，祭祀天地，分兵出函穀關，到新安、澠池防禦董卓軍。董卓對長史劉艾說關東軍就隻有孫堅才是值得注意，要各路人馬留意。便留董越屯兵澠池，段煨屯兵華陰，牛輔屯兵安邑，其他將領留守各縣，對製衡山東，自己則出發向長安。而孫堅修塞各陵後，便率軍還魯陽。洛陽因破壞嚴重，隻成為董卓與關東軍對抗的屯兵地方而已。雖然孫堅攻進了洛陽，但聯軍中的各群雄在這戰役中大多都結下仇怨，由一起對抗董卓，轉為開拓自己的領土，董卓討伐戰中在沒有得到大的成果下，便告結束。