袁绍起兵向官渡进发。夏侯惇发信向曹操告急，曹操率领七万大军前往迎敌，留下荀彧守卫许都。袁绍大军即将出发时，田丰从狱中上书劝谏说：“如今应该静守等待天时，不可轻易发动大军，否则恐怕会有不利。”逢纪进谗言说：“主公发动的是仁义之师，田丰怎么能说出这种不吉利的话！”袁绍听后大怒，想要斩杀田丰，众官员求情才免其一死。袁绍愤恨地说：“等我打败曹操，再将他依法治罪！”于是催促军队进发，一时间旌旗遍野，刀剑如林。大军行进到阳武，安下营寨。沮授说：“我军虽然人数众多，但勇猛程度比不上敌军；敌军虽然精锐，但粮草不如我军。敌军没有粮草，利于速战；我军粮草充足，应该暂且缓守。如果能拖延时日，那么敌军就会不战自败。”袁绍愤怒地说：“田丰动摇我军心，我回去后一定要杀了他。你怎么敢又说这样的话！”叱令左右：“把沮授锁禁在军中，等我打败曹操之后，和田丰一起治罪！”于是下令，将七十万大军在东西南北四面安营扎寨，连绵九十多里。
侦察兵探听到袁绍军的虚实后，将消息报到官渡，曹军刚到，听闻此事都很恐惧。曹操和众谋士商议对策。荀攸说：“袁绍的军队虽然多，但不足为惧。我军都是精锐之士，无不以一当十。只是利于速战，如果拖延时间，粮草供应不上，那就令人担忧了。”曹操说：“你所说的正合我意。”于是传令军队击鼓呐喊前进。袁绍的军队前来迎战，两边摆开阵势。审配调拨一万弩手，埋伏在两翼；五千弓箭手，埋伏在门旗内，约定炮响一齐发射。三通鼓罢，袁绍头戴金盔，身披金甲，身着锦袍，腰系玉带，立马阵前。左右排列着张合、高览、韩猛、淳于琼等将领，旌旗招展，符节仪仗十分严整。曹军队列中门旗打开，曹操骑马而出。许褚、张辽、徐晃、李典等，各持兵器，前后簇拥护卫。曹操用马鞭指着袁绍说：“我在天子面前，保奏你为大将军，如今为何谋反？”袁绍愤怒地说：“你名义上是汉朝丞相，实际上是汉朝的贼子！罪恶滔天，比王莽、董卓还厉害，竟然还反诬别人谋反！”曹操说：“我如今奉诏讨伐你！”袁绍说：“我奉衣带诏讨伐逆贼！”曹操大怒，派张辽出战，张合跃马相迎。二将争斗了四五十回合，不分胜负。曹操见了，暗暗称奇。许褚挥刀纵马，直接出阵助战，高览挺枪接住。四员将领捉对厮杀。曹操命令夏侯惇、曹洪，各率领三千军队，一齐冲击袁绍的阵营。审配见曹军来冲阵，便下令放起号炮，两边万弩齐发，中军内弓箭手一齐拥出阵前乱射。曹军如何抵挡得住，急忙往南逃走。袁绍率兵追杀，曹军大败，全部退到官渡。
袁绍把军队移到逼近官渡的地方安营扎寨。审配说：“如今可以拨十万兵力守卫官渡，在曹操营寨前筑起土山，让士兵向下对着曹营放箭。曹操如果放弃这里逃走，我们夺得这个隘口，许昌就可以攻破了。”袁绍听从了他的建议，在各营寨内挑选精壮士兵，拿着铁锹、土筐，一起来到曹操营寨边，垒土成山。曹营内看到袁军堆筑土山，想要出去冲突，却被审配的弓弩手挡住咽喉要路，无法前进。十天之内，袁军筑成土山五十多座，上面立起高耸的望楼，分拨弓弩手在上面射箭。曹军非常恐惧，都顶着遮箭牌防守。土山上一声梆子响，箭如雨下。曹军都蒙着盾牌趴在地上，袁军呐喊嘲笑。曹操见军队慌乱，召集众谋士问计。刘晔进言说：“可以制作发石车来破敌。”曹操让刘晔进献车的样式，连夜制造发石车几百辆，分布在营墙内，正对着土山上的云梯。等到袁军弓箭手射箭时，营内一齐拉动石车，炮石飞空，往上乱打，袁军无处躲避，弓箭手死伤无数。袁军都称这种车为“霹雳车”，从此袁军不敢登高射箭。审配又献上一计：让士兵用铁锹暗中挖掘地道，一直通到曹营内，把这称为“掘子军”。曹兵望见袁军在山后挖掘土坑，报告给曹操。曹操又向刘晔问计，刘晔说：“这是袁军不能从正面进攻，就从地下进攻，挖掘地道，想从地下进入曹营。”曹操说：“用什么办法抵御呢？”刘晔说：“可以绕着营地挖掘长沟，那么他们挖掘的地道就没用了。”曹操连夜派士兵挖掘长沟。袁军挖掘地道到沟边，果然无法进入，白白耗费了军力。
曹操守卫官渡，从八月开始，到九月底，军力逐渐疲乏，粮草供应不上。他想放弃官渡退回许昌，但迟疑不决，于是写信派人到许昌询问荀彧的意见。荀彧回信答复他。信中大致说：
承蒙您的命令，让我决断进退的疑虑。我认为袁绍把全部兵力聚集在官渡，想要和您决一胜负，您以极弱的兵力对抗极强的兵力，如果不能制服他，必定会被他所乘：这是天下的重大时机。袁绍的军队虽然众多，但不会任用人才；以您的神武明智，做什么不能成功！如今我军粮草虽然少，但还不像楚汉在荥阳、成皋之间时那样艰难。您如今划地而守，扼住他的咽喉使他不能前进，等到他情势显露、力量衰竭，一定会有变故。这正是用奇谋的时候，千万不可错过。希望您明察裁断。
曹操收到信后非常高兴，命令将士们竭尽全力死守。袁绍的军队大约后退了三十多里，曹操派将领出营巡逻侦察。徐晃的部将史涣抓获了袁军的侦察兵，押解去见徐晃。徐晃询问袁军的虚实，侦察兵回答说：“近日大将韩猛会运粮到军营前接济，先派我们来探路。”徐晃便把这件事报告给曹操。荀攸说：“韩猛只有匹夫之勇。如果派一人率领几千轻骑兵，在半路袭击他，截断他的粮草，袁绍的军队自然就会大乱。”曹操说：“谁可以前往？”荀攸说：“就派徐晃去吧。”曹操于是派徐晃带领史涣以及所部士兵先出发，又派张辽、许褚带兵接应。当夜韩猛押着几千辆粮车，前往袁绍的营寨。正走着，山谷内徐晃、史涣率军截住去路。韩猛飞马前来迎战，徐晃接住厮杀。史涣便杀散运粮的民夫，放火焚烧粮车。韩猛抵挡不住，拨转马头逃走，徐晃催促军队烧光了辎重。袁绍的军营中，望见西北方向起火，正惊疑间，败军来报告：“粮草被劫！”袁绍急忙派张合、高览去截断大路，正好遇到徐晃烧完粮草回来。正要交锋，背后张辽、许褚的军队赶到。两下夹攻，杀散袁军，四员将领合兵一处，回到官渡营寨中。曹操非常高兴，重重地奖赏犒劳他们。又分兵在营寨前扎营，形成掎角之势。
韩猛的败军回到营寨，袁绍大怒，想要斩杀韩猛，众官员劝阻才免其一死。审配说：“行军打仗以粮食最为重要，不可不悉心提防。乌巢是屯放粮食的地方，必须派重兵把守。”袁绍说：“我的计策已经定好。你可以回邺都监督粮草，不要让粮草缺乏。”审配领命而去。袁绍派遣大将淳于琼，率领督将眭元进、韩莒子、吕威璜、赵睿等，带领两万人马守卫乌巢。那淳于琼性情刚烈，喜好喝酒，士兵大多畏惧他，到了乌巢后，他终日和众将领聚在一起饮酒。
曹操军粮告急，急忙派使者到许昌让荀彧赶紧筹办粮草，星夜送到军前接济。使者带着书信前往，走了不到三十里，被袁军捉住，捆绑起来去见谋士许攸。许攸字子远，年轻时曾和曹操是朋友，此时在袁绍处担任谋士。当下搜出使者所带的曹操催粮书信，许攸径直去见袁绍说：“曹操在官渡屯兵，和我军相持已久，许昌必定空虚。如果分一支军队星夜袭击许昌，那么许昌可以攻下，曹操也可以擒获。如今曹操粮草已尽，正可乘此机会，两路夹击。”袁绍说：“曹操诡计多端，这封信是诱敌之计。”许攸说：“如今如果不采取行动，以后反而会遭受他的祸害。”正说着，忽然有使者从邺郡来，呈上审配的书信。信中先说运粮的事，后面又说许攸在冀州时，曾大肆收受民间财物，还纵容子侄辈多收赋税，钱粮都落入自己手中，如今已经把他的子侄收押入狱了。袁绍看信后大怒说：“你这个品行恶劣的家伙！还有脸在我面前献计！你和曹操有旧交情，想来如今也收受了他的财物，做他的奸细，来哄骗我军！本当将你斩首，现在暂且把你的头寄在脖子上！你赶紧退下，今后不许再见！”许攸出去后，仰天叹息说：“忠言逆耳，这小子不值得与他谋划大事！我的子侄已经遭审配迫害，我还有什么脸面再见冀州的人呢！”于是想要拔剑自刎。左右的人夺下他的剑劝说道：“您何必轻生到这种地步？袁绍不采纳直言，以后必定会被曹操擒获。您既然和曹公有旧交情，为什么不弃暗投明呢？”就这两句话，点醒了许攸，于是许攸径直投奔曹操。后人有诗感叹道：
本初豪气盖中华，官渡相持枉叹嗟。若使许攸谋见用，山河争得属曹家？
许攸悄悄走出袁绍的营帐，径直前往曹操的营寨，被曹操的伏路士兵抓住。许攸说：“我是曹丞相的老朋友，快去通报，就说南阳的许攸来见他。”士兵赶忙到营寨中通报。当时曹操刚刚解衣准备休息，听说许攸前来投奔，非常高兴，来不及穿上鞋子，光着脚就出去迎接。远远看到许攸，曹操拍手欢笑，拉着他的手一起进入营帐，还先向许攸行大礼。许攸急忙扶起曹操，说道：“您是汉朝丞相，我只是个平民，您为何如此谦恭？”曹操说：“您是我的老朋友，我怎敢以名爵来区分彼此呢！”许攸说：“我没能选对主公，屈身在袁绍麾下，我的话他不听，计策他也不采纳，所以我特地来投奔老朋友。希望您能收留我。”曹操说：“子远你肯来，我的大事就有希望了！希望你立刻教我打败袁绍的计策。”许攸说：“我曾建议袁绍派轻骑兵趁虚袭击许都，首尾夹攻。”曹操大惊，说道：“要是袁绍采纳了你的建议，我的大事可就败了。”许攸问：“您如今军中的粮草还能支撑多久？”曹操说：“还能支撑一年。”许攸笑着说：“恐怕未必。”曹操改口道：“还能支撑半年。”许攸拂袖起身，快步走出营帐，说：“我诚心来投奔你，你却这样欺骗我，这哪是我所期望的！”曹操挽留道：“子远别生气，我实言相告，军中粮草其实只能支撑三个月了。”许攸笑着说：“世人都说孟德你是奸雄，如今看来果然如此。”曹操也笑着说：“难道没听说过‘兵不厌诈’吗！”接着贴近许攸耳边低声说：“军中其实只有这个月的粮草了。”许攸大声说：“别瞒我了！粮草已经用尽了！”曹操惊愕地问：“你怎么知道？”许攸便拿出曹操写给荀彧的书信给他看，说：“这封信是谁写的？”曹操惊讶地问：“你从哪里得到的？”许攸把截获曹操使者的事情告诉了他。曹操拉着许攸的手说：“子远你念及旧情前来，希望你能立刻教我破敌的计策。”许攸说：“您以孤军对抗大敌，如果不寻求速胜的方法，这可是自取灭亡之道。我有一计，不出三天，就能让袁绍的百万大军不战自破。您愿意听吗？”曹操高兴地说：“愿闻良策。”许攸说：“袁绍的军粮和辎重都囤积在乌巢，如今派淳于琼把守，淳于琼好酒且防备松懈。您可以挑选精兵，谎称是袁将蒋奇领兵去那里护粮，趁机烧毁他的粮草辎重，那么袁绍的军队不出三天就会自行大乱。”曹操非常高兴，优厚地款待许攸，把他留在营寨中。
第二天，曹操亲自挑选了五千马步军士，准备前往乌巢劫粮。张辽说：“袁绍屯粮的地方，怎么会没有防备呢？丞相不可轻易前往，恐怕许攸有诈。”曹操说：“不会的。许攸来投奔，这是上天要让袁绍失败。如今我军粮草不足，难以长久坚持，如果不采用许攸的计策，那就是坐以待毙。他要是有诈，怎么敢留在我的营寨中呢？而且我早就想劫寨了。如今劫粮的计划，势在必行，你不要怀疑。”张辽说：“也必须防备袁绍乘虚来袭。”曹操笑着说：“我已经考虑周全了。”于是让荀攸、贾诩、曹洪和许攸一起守卫大寨，夏侯惇、夏侯渊率领一军埋伏在左边，曹仁、李典率领一军埋伏在右边，以防万一。让张辽、许褚在前面，徐晃、于禁在后面，曹操自己率领众将在中间，共五千人马，打着袁军的旗号，军士们都捆扎好干草背在身上，口中衔着枚，勒住马嘴，黄昏时分，朝着乌巢进发。当晚星光满天。
沮授被袁绍拘禁在军中，这天夜里，他看到众星明亮地排列在天空，便让看守把他带到庭院中，仰观天象。忽然看见太白星逆行，侵犯了牛宿、斗宿的分野，大惊道：“大祸就要降临了！”于是连夜求见袁绍。当时袁绍已经喝醉睡下，听说沮授有密事禀报，就把他叫进来询问。沮授说：“我刚才观察天象，看到太白星在柳宿、鬼宿之间逆行，流光射入牛宿、斗宿的分野，恐怕会有贼兵劫掠的灾祸。乌巢是屯粮的地方，不能不防备。应该赶紧派遣精兵猛将，在偏僻的山间小路巡逻放哨，以免被曹操算计。”袁绍愤怒地叱责道：“你是获罪之人，怎么敢胡言乱语迷惑众人！”又叱责看守说：“我让你拘禁他，你怎么敢把他放出来！”于是下令斩杀看守，另外派人监押沮授。沮授出去后，掩面流泪叹息道：“我军灭亡就在旦夕之间，我的尸骸不知道会流落何处啊！”后人有诗感叹道：
逆耳忠言反见仇，独夫袁绍少机谋。乌巢粮尽根基拔，犹欲区区守冀州。
曹操领兵连夜行军，前面经过袁绍的别寨，寨中的士兵问是哪里的军马。曹操派人回答说：“蒋奇奉命前往乌巢护粮。”袁军看到是自家的旗号，便不再怀疑。经过好几处地方，曹操的军队都谎称是蒋奇的兵马，一路没有阻碍。等到了乌巢，四更天已经过去。曹操让军士们把干草堆在四周点火，众将校击鼓呐喊着直接冲入。当时淳于琼刚和众将喝完酒，醉卧在营帐中，听到鼓噪的声音，连忙跳起来问：“为什么这么喧闹？”话还没说完，就被挠钩拖翻在地。眭元进、赵睿运粮刚回来，看到屯粮处起火，急忙前来救援。曹军飞报曹操，说：“贼兵在后面，请分兵抵抗。”曹操大声喝道：“众将只管奋力向前，等贼兵到了背后，才能回头迎战！”于是众军将无不争先冲杀。一时间，火焰四起，浓烟弥漫天空。眭元进、赵睿二人驱兵来救，曹操勒马回战。二人抵挡不住，都被曹军杀死，粮草也全部被烧光。淳于琼被擒住带到曹操面前，曹操命令割去他的耳鼻和手指，绑在马上，放回袁绍的营寨以羞辱他。
袁绍在营帐中，听说正北方向火光满天，知道乌巢出事了，急忙出帐召集文武官员，商议派兵去救援。张合说：“我和高览一起去救援。”郭图说：“不行。曹军去劫粮，曹操必然亲自前往。曹操既然亲自出动，他的营寨必然空虚，我们可以出兵先攻打曹操的营寨，曹操听说后，必然会迅速回救。这就是孙膑的‘围魏救赵’之计。”张合说：“不是这样的。曹操足智多谋，外出时一定会在营中做好防备，以防不测。如今如果攻打曹操的营寨却攻不下来，淳于琼等人被擒，我们都会被俘虏。”郭图说：“曹操只顾着劫粮，怎么会留兵在营寨呢！”再三请求去劫曹营。袁绍于是派遣张合、高览率领五千军队，前往官渡攻打曹营，派遣蒋奇率领一万军队，前往救援乌巢。
曹操杀散淳于琼的部卒，夺了他们的衣甲和旗帜，伪装成淳于琼部下的败军回营寨，走到偏僻的小路上，正好遇到蒋奇的军马。蒋奇的军队询问，曹操的士兵称是乌巢的败军逃回来的。蒋奇于是没有怀疑，驱马直接过去。张辽、许褚突然出现，大喝：“蒋奇别跑！”蒋奇措手不及，被张辽斩杀于马下，蒋奇的士兵也全部被杀。曹操又派人在前面假报说：“蒋奇已经杀散乌巢的敌军了。”袁绍于是不再派人接应乌巢，只增兵前往官渡。
张合、高览攻打曹营，左边夏侯惇，右边曹仁，中路曹洪，一齐冲杀出来，三面攻击，袁军大败。等到接应的军队赶到，曹操又从背后杀来，四下包围掩杀。张合、高览夺路逃脱。袁绍收拢乌巢败残的军马回到营寨，看到淳于琼耳鼻都没有了，手脚也被砍掉。袁绍问：“怎么会失了乌巢？”败军报告说：“淳于琼喝醉睡着了，因此无法抵挡。”袁绍大怒，立刻将淳于琼斩首。郭图担心张合、高览回营寨后对证是非，便先在袁绍面前进谗言说：“张合、高览看到主公兵败，心中一定暗自高兴。”袁绍说：“为什么这么说？”郭图说：“二人向来有投降曹操的想法，如今派他们去攻打曹营，他们故意不肯用力，以致损失了士卒。”袁绍大怒，于是派使者紧急召回二人回营寨问罪。郭图先派人告诉二人说：“主公要杀你们了。”等到袁绍的使者到达，高览问：“主公叫我们回去做什么？”使者说：“不知道什么原因。”高览于是拔剑斩杀使者，张合大惊。高览说：“袁绍听信谗言，必然会被曹操擒获。我们怎么能坐以待毙呢？不如去投奔曹操。”张合说：“我也早就有这个想法了。”于是二人率领本部兵马，前往曹操的营寨投降。夏侯惇说：“张合、高览二人前来投降，不知道是真是假。”曹操说：“我以恩情对待他们，即使他们有二心，也会改变的。”于是打开营门让二人进入。二人放下武器，脱去铠甲，拜倒在地。曹操说：“要是袁绍肯听从二位将军的建议，不至于失败。如今二位将军肯来投奔，就像微子离开殷商，韩信归附汉朝一样。”于是封张合为偏将军、都亭侯，高览为偏将军、东莱侯。二人非常高兴。
袁绍失去了许攸，又失去了张合、高览，还丢了乌巢的粮草，军心惶惶。许攸又劝曹操赶紧进兵，张合、高览请求担任先锋，曹操同意了。立即命令张合、高览领兵去劫袁绍的营寨。当夜三更时分，曹操出兵分三路劫寨。混战到天亮，各自收兵，袁绍的军队折损了大半。荀攸献计说：“如今可以扬言调拨人马，一路攻打酸枣，进攻邺郡；一路攻打黎阳，截断袁军的归路。袁绍听到这个消息，必然会惊慌，分兵抵抗我们，我们趁他的军队调动时攻击他，袁绍就可以被打败了。”曹操采用了这个计策，让大小三军在四处扬言。袁绍的军队听到这个消息，到营寨中报告说：“曹操分兵两路：一路攻打邺郡，一路攻打黎阳。”袁绍大惊，急忙派遣袁谭分兵五万救援邺郡，辛明分兵五万救援黎阳，连夜出发。曹操探知袁绍的军队调动，便分大队军马，八路齐出，直冲袁绍的营寨。袁军都没有斗志，四散奔逃，于是全面溃败。袁绍来不及披甲，穿着单衣、戴着头巾上马，幼子袁尚跟在后面。张辽、许褚、徐晃、于禁四员将领，领兵追赶袁绍。袁绍急忙渡河，把图书、车仗、金帛全部丢弃，只带着随行的八百多骑兵逃走。曹操的军队追赶不及，缴获了袁绍遗留下的所有东西。此战共杀死袁军八万多人，血流满沟，溺水而死的人不计其数。曹操大获全胜，把所得的金宝绸缎赏赐给将士。在图书中搜出一束书信，都是许都以及军中一些人和袁绍暗中通信的信件。左右的人说：“可以逐一核对姓名，把这些人抓起来杀掉。”曹操说：“当袁绍强大的时候，我自己都不能自保，何况其他人呢？”于是下令把这些信件全部烧毁，不再追究。
袁绍兵败逃亡，沮授因为被囚禁，匆忙间没能逃脱，被曹军抓获，带到曹操面前。曹操向来和沮授相识。沮授见到曹操，大声喊道：“我绝不投降！”曹操说：“本初没有谋略，不采纳你的建议，你为何还如此执迷不悟呢？我要是早得到你，天下就不用担心了。”于是优厚地对待他，把他留在军中。沮授却在营中偷马，想要回到袁绍那里。曹操大怒，就把他杀了。沮授至死神色不变，曹操感叹道：“我误杀了忠义之士啊！”下令用厚礼殡殓，在黄河渡口为他建坟安葬，在墓上题字：“忠烈沮君之墓”。后人有诗称赞道：
河北多名士，忠贞推沮君：凝眸知阵法，仰面识天文；至死心如铁，临危气似云。曹公钦义烈，特与建孤坟。
曹操下令攻打冀州。正是：势弱只因多算胜，兵强却为寡谋亡。不知道胜负如何，且看下文分解。