將要北征三郡烏桓，各將領都說：“袁尚，是一個逃亡的敵人罷了，夷人貪婪而沒有愛心，哪裏會被袁尚所利用？如今深入征討他，劉備必定說服劉表來襲擊許都。萬一發生事變，後悔也來不及了。”隻有郭嘉算定劉表必定不會信任劉備，勸曹操北征。夏季五月，到達無終。秋季七月，發大水，沿海道路不通，田疇請求擔任向導，曹操聽從他，帶領軍隊出盧龍塞，塞外道路斷絕不通，於是開山填穀五百多裏，路過白檀（tán），經曆平岡，走過鮮卑族地區，向東直撲柳城，距離柳城二百裏時，敵人才知道消息。袁尚、袁熙和蹋頓、遼西單於樓班、右北平單於能臣抵之等人帶領數萬騎兵迎戰曹軍。八月，曹操登上白狼山，突然跟敵人碰上，敵兵非常多。曹操的輜重尚在後邊．披戴鎧甲的人很少，左右的人都害怕。曹操登上高處，望見敵軍的陣勢不整齊，就出兵攻擊敵陣，派張遼做先鋒，敵軍大崩潰，斬了蹋頓和名王以下多人，投降的胡人和漢人共二十餘萬人。遼東單於速仆丸和遼西、右北平各頭領，扔下他的族人，跟袁尚、袁熙逃奔到遼東，相隨的部下尚有數千騎兵。當初，遼東太守公孫康依仗地處偏遠不肯歸服。等到曹操打敗烏桓，有人勸說曹公立即征討他，就可以捉住袁尚兄弟倆。曹操說：“我正讓公孫康斬下並且送來袁尚、袁熙的人頭，不去麻煩軍隊了。”九月，曹操率兵從柳城回來，公孫康隨即斬了袁尚、袁熙和速仆丸等人，把他們的人頭送來。將領中有人問；“曹公回來而公孫康斬下並送來了袁尚、袁熙的人頭，是什麼原因呢？”曹操說：“公孫康向來害怕袁尚等人，我緊逼他就把力量聯合起來，放鬆他就會互相算計，情勢就是這樣啊。”十一月到達易水，代郡烏桓代理單於普富盧、上郡烏桓代理單於那樓帶領他們的名王前來祝賀。
十二年春季正月，曹操回到鄴城。開鑿玄武池來訓練水軍。漢朝廷撤消三公的官職，設置丞相、禦史大夫。夏季六月，任命曹操為丞相。
赤壁之戰
公元200年，曹操統一了北方，占據了八州的地盤，形成了獨占中原的格局。接著他又揮師平定遼東地區的烏桓勢力，基本穩定了後方地區，一時間成為當時曆史舞台上不可一世的風雲人物。然而，對於素懷雄心大誌的曹操來說，統一北方地區，隻能算作是統一天下的第一步而已。他的宏偉目標，是掃平所有的割據勢力，重新統一天下。於是他便積極從事南征的戰爭準備。一切就緒後，曹操緊擂戰鼓，興起大軍，浩浩蕩蕩向南方地區殺奔而來。
當時，南方的主要割據勢力有兩個，一個是立國三世的東吳孫權政權，他據有揚州六郡。這些地方土地肥沃、物產豐富，在當時戰亂較少。而北方人的南遷又給當地帶來了先進的生產技術，因此東吳的經濟有了長足的進步。在軍事上，孫權擁有精兵數萬，有周瑜、程普、黃蓋等著名將領，內部團結，加上據有長江天險，因而使它成為曹操吞並天下的主要障礙。
另一個是荊州的劉表。他基本上采取了維持現狀的政策。但他年老多病，處事懦（nuò）弱，其子劉琦和劉琮又因爭奪繼承權而鬧得不可開交，所以政權並不穩固。至於劉備，在當時還沒有自己固定的地盤。他原來依附袁紹，官渡之戰後投奔劉表。劉表讓他屯兵新野、樊城一帶，為自己據守阻止曹軍南下的門戶。但劉備號稱梟雄梟（xiāo）雄：強橫而有野心的人物。，誌在複興漢室，所以就趁著這一機會擴充軍隊、網羅人才。他這時擁有諸葛亮、關羽、張飛、趙雲等謀士、猛將，是曹操吞並天下的又一重要障礙。
公元208年七月，曹操率軍南下，他的第一個戰略目標是荊州。荊州曆來為兵家必爭之地，如占據了它，既能夠控製今湖北、湖南地區，又可以順江東下，從側麵打擊東吳，向西進軍則可以奪取富饒的益州（今四川）。就在戰爭一觸即發的緊要關頭，劉表於八月因病一命嗚呼了。接替他的次子劉琮更不爭氣，他讓曹操的兵威嚇破了膽，未作任何抵抗，就將荊州拱手獻出。曹操兵不血刃，完成了南下戰略的第一步，於是曹操率領號稱80萬的大軍，自江陵（今湖北江陵）沿江東下直逼夏口（今湖北武昌）。劉備與劉表的長子劉琦一道率領大約2萬左右的士兵，防守夏口，因為兵力懸殊，就派諸葛亮到江東去聯合孫權，共同抗曹。
當時曹軍中多是北方人，善於陸戰，不善水戰，又是遠道而來、疲憊不堪、水土不服，生病的士兵很多。戰鬥力大大減弱，而曹操軍隊中，隻有荊州降將會打水仗，但是東吳大都督周瑜使用反間計使曹操以為他們要造反，殺了他們，這樣曹操手下就沒有善於帶水兵的將領了。
曹操的士兵，不習水性，長江的風浪把他們顛簸得口吐黃水，苦不堪言，東吳派謀士龐統向曹操獻“連環計”，讓曹操把戰船都連成一片，上麵鋪木板，使各船的士兵、戰馬可以互相走動、如同平地，曹操非常高興，沒有識破這計謀。
周瑜的部將黃蓋針對敵強我弱、不宜持久及曹軍士氣低落、戰船連接的實際情況，建議采取火攻，奇襲曹軍戰船。周瑜采納了這一建議，製定了“以火佐攻”，因亂而擊之的作戰方略。並由黃蓋假裝投降曹操，麻痹（bì）曹軍。