袁紹率領大軍向官渡進發。夏侯惇發出緊急書信，曹操於是率領七萬大軍前去迎戰，留下荀彧守衛許都。袁紹出兵前，田豐從獄中上書勸諫說：“現在應該靜守以等待時機，不可輕率地發動大軍，恐怕會有不利的後果。”然而，逢紀卻誣陷田豐說：“主公興仁義之師，田豐怎麽能說出這種不吉利的話！”袁紹因此大怒，想要斬殺田豐，但被眾官勸阻。袁紹憤恨地說：“等我打敗了曹操，再來治他的罪！”於是催促軍隊進發，旌旗遍野，刀劍如林。
軍隊行至陽武，袁紹下令安營紮寨。沮授建議說：“我軍雖然人數眾多，但勇猛不如敵軍；敵軍雖然精銳，但糧草不如我軍。敵軍缺糧，利在速戰速決；我軍有糧，應該緩慢防守。如果能拖延時間，敵軍就會不戰自敗。”但袁紹卻大怒說：“田豐動搖我軍心，我迴去後一定要殺了他。你怎麽也敢這樣說！”他命令左右將沮授鎖禁在軍中，等打敗曹操後，與田豐一起治罪。
袁紹於是下令將大軍七十萬人，在東西南北周圍安營紮寨，連綿九十多裏。曹操的細作探知了這個情況，報告給官渡的曹軍。曹軍新到，聽到這個消息都很害怕。曹操與眾謀士商議對策。荀攸說：“袁紹軍隊雖然多，但不足為懼。我軍都是精銳之士，可以以一當十。但利在速戰速決，如果拖延時間，糧草不足，事情就堪憂了。”曹操說：“你的意見正合我意。”於是傳令軍將擂鼓呐喊前進。
袁紹軍隊前來迎戰，兩邊排成陣勢。審配撥給一萬名弓弩手，埋伏在兩翼；五千名弓箭手埋伏在門旗內，約定炮響齊發。三通鼓罷後，袁紹身穿金盔金甲、錦袍玉帶，立馬在陣前。左右排列著張合、高覽、韓猛、淳於瓊等將領，旌旗節鉞非常嚴整。
曹軍陣上的門旗開處曹操出馬。許褚、張遼、徐晃、李典等各自持著兵器前後擁衛。曹操用馬鞭指著袁紹說：“我在天子麵前保舉你為大將軍現在你為何謀反？”袁紹憤怒地說：“你托名漢相實為漢賊！罪惡滔天比王莽、董卓還要嚴重竟然反誣我造反！”曹操說：“我現在奉詔討伐你！”袁紹說：“我奉衣帶詔討伐你這個賊！”
曹操大怒派張遼出戰張合躍馬來迎戰。兩位將領鬥了四五十個迴合不分勝負。曹操看了暗暗稱奇。許褚揮刀縱馬衝出去助戰高覽挺槍接住。四員將領捉對廝殺。曹操又命令夏侯惇、曹洪各自率領三千軍馬一起衝擊敵陣。
審配見曹軍來衝陣便命令放起號炮：兩下萬箭齊發中軍內的弓箭手也一起擁到陣前亂射。曹軍抵擋不住向南逃走。袁紹指揮軍隊追擊曹軍大敗全部退到官渡。
袁紹將大軍移動到官渡附近紮營。審配建議說：“現在可以撥出十萬兵力守住官渡在曹操營寨前築起土山讓士兵從山上向曹營放箭。如果曹操放棄這裏離開我們占據這個隘口許昌就可以攻破了。”袁紹聽從了他的建議在各個營寨內挑選精壯的士兵用鐵鍬和土擔一起到曹操的營寨邊壘土成山。
曹營內看到袁軍堆築土山想要衝出去衝突但被審配的弓箭手擋住了去路無法前進。十天之內袁軍築成了五十多座土山高高的櫓樓上分撥了弓箭手向曹營射箭。曹軍非常害怕都頂著遮箭牌來防守。當土山上傳來一聲梆子響時箭如雨下。曹軍都舉著盾牌趴在地上袁軍則呐喊歡笑。
曹操看到軍隊慌亂就召集眾謀士商議對策。劉曄建議說：“可以製造發石車來攻破敵軍的土山。”曹操命令劉曄製造了發石車的樣式連夜趕造了數百輛發石車分布在營牆內正對著土山上的雲梯。當敵軍弓箭手射箭時曹營內就一起拉動石車發射石彈飛上天空向敵軍亂打亂砸敵人無處躲避弓箭手被打死無數。袁軍將這種車稱為“霹靂車”從此袁軍不敢再登高射箭了。
審配又獻上一計：命令士兵用鐵鍬暗中挖掘地道直通到曹營內部稱為“掘子軍”。曹兵看到袁軍在山後挖掘土坑就報告給曹操。
曹操又問計於劉曄，劉曄說：“這是袁軍不能從明處攻擊而轉攻暗處，挖掘地道，想從地下透入我軍營中。”曹操問：“怎麽防禦他們呢？”劉曄說：“可以圍繞軍營挖掘長溝，那麽他們的地道就沒有用了。”曹操連夜派軍隊挖掘長溝。袁軍挖掘地道到溝邊，果然不能進入，白費了許多軍力。
此時，曹操駐守官渡，從八月開始，到九月底，軍力逐漸疲乏，糧草也不繼。他有意放棄官渡退迴許昌，但又遲疑不決，於是寫信派人去許昌問荀彧。荀彧迴信給他。信中說：“我接到你的命令，要我決定進退的疑慮。我認為袁紹全部兵力聚集在官渡，想與你決一勝負，你以最弱的兵力對抗最強的兵力，如果不能製服他，必被他所乘：這是天下的大機遇。袁紹的軍隊雖然眾多，但不會用兵；以你的神武明哲，哪裏會不成功！現在雖然軍事實力較少，但還沒有像楚、漢在滎陽、成皋間那樣危急。你現在劃定地界而防守，扼住他的喉嚨使他不能前進，情勢已經很明顯，他必將有變化。這是用奇兵的時候，千萬不可失去機會。請你明察。”
曹操接到信後非常高興，命令將士們奮力死守。袁紹的軍隊大約後退了三十多裏，曹操派遣將領出營巡邏偵察。有徐晃的部將史渙捉到了袁紹的細作，押解來見徐晃。徐晃問他們軍中的虛實情況，細作迴答說：“早晚大將韓猛會運糧到軍前接濟，先派我們來探路。”徐晃便將此事報告給曹操。荀攸說：“韓猛隻有匹夫之勇。如果派一人帶領輕騎兵數千人，從半路上襲擊他，切斷他的糧草，袁紹的軍隊就會自亂。”曹操問：“誰可以前往？”荀攸說：“立即派徐晃去就可以。”曹操於是派遣徐晃帶領史渙和他的部隊先出發，後麵派張遼、許褚帶兵接應。
當夜，韓猛押送著數千輛糧車，前往袁紹的營寨。正在行進之間，山穀內徐晃、史渙引軍截住了去路。韓猛飛馬來戰，徐晃接住廝殺。史渙便殺散運糧的人夫，放火焚燒糧車。韓猛抵擋不住，撥迴馬逃走，徐晃催軍燒盡了袁紹的輜重。袁紹軍中望見西北方向火起，正在驚疑之間，敗軍來報：“糧草被劫！”袁紹急忙派遣張合、高覽去截大路，正遇上徐晃燒完糧草迴來。雙方正要交鋒時，背後張遼、許褚的軍隊到了。兩下夾攻打敗了袁軍四將合兵一處迴到了官渡寨中。曹操非常高興重重地獎賞了他們。他又分軍在寨前結營成為掎角之勢。
韓猛敗軍迴到營中袁紹大怒要斬韓猛眾官勸止。審配說：“行軍以糧食為重不可不用心提防。烏巢是屯糧的地方必須派重兵把守。”袁紹說：“我的計劃已經定下了。你可以迴鄴都監督糧草不要讓它缺乏。”審配領命而去。袁紹派遣大將淳於瓊帶領督將眭元進、韓莒子、呂威璜、趙睿等人引領二萬人馬守烏巢。那淳於瓊性格剛烈喜歡喝酒軍士多畏懼他。他到達烏巢後整天與諸將聚飲。
曹操的軍糧快要用盡了他急忙發使者前往許昌讓荀彧趕快籌措糧草連夜解送到軍前接濟。使者帶著書信前往走了不到三十裏被袁軍捉住綁著去見謀士許攸。那許攸字子遠年輕時曾與曹操為友此時卻在袁紹處為謀士。他當下搜出使者所帶的曹操催糧書信直接來見袁紹說：“曹操駐軍官渡與我相持已久許昌必定空虛。如果分出一支軍隊連夜偷襲許昌那麽許昌就可以被攻下而曹操也可以被擒獲。現在曹操的糧草已經用盡正是可以乘此機會兩路攻擊他。”袁紹說：“曹操詭計極多這封信是誘敵之計。”許攸說：“現在如果不取將來反而會受其害。”正說話間忽然有使者從鄴郡來呈上審配的書信。信中先說了運糧的事情後麵又說許攸在冀州時曾經濫受民間財物並且縱容子侄輩多收稅錢糧入自己口袋現在已經把他的子侄收押下獄了。
袁紹看到書信後大怒說：“你這個濫行匹夫！還有臉在我麵前獻計嗎！你與曹操有舊交，想必現在也收了他的賄賂，為他做奸細，來騙我軍嗎！本應斬首，但今天暫且寄下你的頭顱！快滾出去，以後不許相見！”許攸出帳，仰天歎息道：“忠言逆耳，這小子不足與謀！我的子侄已經遭到審配的殺害，我還有什麽臉麵再見冀州的人呢！”於是想要拔劍自刎。左右的人奪下劍來勸他說：“您何必輕生到這個地步？袁紹不采納您的直言，將來必定會被曹操所擒。您既然與曹公有舊交，為何不棄暗投明？”這兩句話點醒了許攸，於是許攸直接去投奔曹操。後人有詩歎道：“本初豪氣蓋中華，官渡相持枉歎嗟。若使許攸謀見用，山河爭得屬曹家？”
許攸暗中步出袁紹營帳，直奔曹寨而來，被巡邏的士兵拿住。他說：“我是曹丞相的故友，快給我通報，說南陽許攸來見。”士兵急忙報入寨中。當時曹操剛脫下衣服準備休息，聽說許攸私自投奔到寨中，大喜過望，來不及穿鞋，光著腳就出來迎接。遠遠看見許攸，他拍著手大笑，攜手共入帳中，曹操先拜倒在地。許攸慌忙扶起他說：“您是漢相，我隻是個平民，何必如此謙恭？”曹操說：“您是我的故友，哪裏敢以名爵來分上下呢！”許攸說：“我不能選擇好的主子，隻能屈身於袁紹，但他言不聽，計不從，所以今天特地來投奔故人。希望您能收留我。”曹操說：“子遠肯來，我的大事就成了！希望您即刻教我破袁紹的計策。”許攸說：“我曾建議袁紹派輕騎乘虛襲擊許都，首尾相攻。”曹操大驚說：“如果袁紹聽了你的話，我的事情就敗露了。”許攸說：“您現在軍糧還有多少？”曹操說：“可以支持一年。”許攸笑著說：“恐怕未必。”曹操說：“有半年。”許攸拂袖而起，快步走出帳外說：“我誠心誠意來投奔你，你卻這樣欺騙我，這哪裏是我所期望的呢！”曹操挽留說：“子遠別生氣，請讓我實說，軍中的糧食其實隻夠支持三個月了。”許攸笑著說：“世人都說孟德是奸雄，現在看來果然如此。”曹操也笑著說：“豈不聞‘兵不厭詐’！”於是附耳低語說：“軍中的糧食其實隻夠這個月的了。”許攸大聲說：“別瞞我了！糧食已經用完了！”曹操驚愕地問：“你怎麽知道？”許攸就拿出曹操給荀彧的信給他看，並問：“這封信是誰寫的？”曹操驚訝地問：“你在哪裏得到的？”許攸就把截獲使者的事情告訴了他。曹操握著他的手說：“子遠既然念及舊交而來，希望即刻教我破敵之策。”許攸說：“您以孤軍對抗大敵，卻不求速勝的辦法，這是自取死路。我有一計，不過三天，就能讓袁紹的百萬大軍不戰自破。您還願意聽嗎？”曹操高興地說：“請說你的妙計。”許攸說：“袁紹的軍糧輜重都堆積在烏巢，現在派淳於瓊把守，但他嗜酒無備。您可選精兵，假裝是袁紹的將領蔣奇領兵到那裏護糧，乘機燒掉他們的糧草輜重，那麽袁紹的軍隊不出三天就會自亂。”曹操大喜，重賞許攸，並留他在寨中。
第二天，曹操親自挑選了五千馬步軍士，準備前往烏巢劫糧。張遼說：“袁紹屯糧的地方，怎麽可能沒有防備？丞相不可輕率前往，恐怕許攸有詐。”曹操說：“不對。許攸此來，是天要敗袁紹。現在我軍糧草不足，難以持久，如果不用許攸的計策，那就是坐以待斃。他如果有詐，怎麽會肯留在我們的寨中？而且我也想劫寨很久了。今天劫糧的行動，勢在必行，你不要再懷疑了。”張遼說：“也要防備袁紹乘虛來襲。”曹操笑著說：“我已經考慮得很周到了。”於是讓荀攸、賈詡、曹洪同許攸一起守大寨，夏侯惇、夏侯淵領一軍埋伏在左邊，曹仁、李典領一軍埋伏在右邊，以備不測。讓張遼、許褚在前，徐晃、於禁在後，曹操親自率領諸將居中，共五千人馬，打著袁軍的旗號，軍士們都束草負薪，人口銜枚，馬勒口，黃昏時分，向烏巢進發。那一夜星光滿天。
沮授被袁紹拘禁在軍中，這天夜裏，因為看到星星排列清晰，他請求監守者帶他到中庭，仰觀天象。忽然，他看見金星逆行，侵犯了牛宿和鬥宿的區域，大驚說：“大禍將要臨頭了！”於是，他連夜請求見袁紹。當時袁紹已經醉臥，聽說沮授有密事要報告，便叫人把他帶進來。沮授說：“我剛才觀察天象，看見金星在柳宿和鬼宿之間逆行，它的光芒射入了牛宿和鬥宿的區域，恐怕會有賊兵劫掠的災害。烏巢是屯糧的地方，不能不加強防備。應該盡快派遣精兵猛將，在山路間道進行巡邏，以免被曹操算計。”袁紹大怒，斥責說：“你是得罪了我的人，怎麽敢胡說八道，迷惑大家！”他又對監守者說：“我叫你拘禁他，你怎麽敢放他出來！”於是命令斬了監守者，另外叫人監押沮授。沮授出去後，掩淚歎息道：“我軍滅亡就在旦夕之間，我的屍骸不知道會落在什麽地方啊！”後人有詩歎息道：“逆耳的忠言反而被仇視，獨斷專行的袁紹缺少機智和謀略。烏巢的糧食被燒盡，根基被拔除，他卻還想著死守冀州。”
曹操領兵在夜間行進，經過袁紹的別寨時，寨兵問是哪裏的軍隊。曹操派人迴答說：“是蔣奇奉命前往烏巢護糧。”袁軍看到是自己家的旗號，就沒有懷疑。他們過了幾處地方，都假稱是蔣奇的軍隊，沒有遇到阻礙。等他們到達烏巢時，已經是四更天了。曹操命令軍士在周圍堆起柴草放火，眾將領鼓噪著直接衝入。當時淳於瓊正與眾將飲酒，醉臥在帳篷中，聽到鼓噪聲，連忙跳起來問：“為什麽喧鬧？”話還沒說完，就被撓鉤拖翻了。眭元進、趙睿運糧剛迴來，看見營屯上火起，急忙趕來救援。曹軍飛快報告曹操說：“賊兵在後麵追來了，請分兵抵擋他們。”曹操大聲說：“眾將隻顧奮力向前，等賊兵到了背後，再迴頭戰鬥！”於是眾軍將領無不爭先殺敵。一時間，火焰四起，煙霧彌漫天空。眭元進、趙睿二將驅兵來救淳於瓊，曹操勒住馬與他們迴戰。二將抵擋不住曹軍的攻擊，都被曹軍所殺，糧草全部被燒光。淳於瓊被擒後見到曹操，曹操命令割去他的耳朵、鼻子和手指，然後綁在馬上放迴袁紹的營中羞辱他。
袁紹在帳篷中聽到報告說正北方向火光衝天，知道是烏巢失守了。他急忙走出帳篷召集文武官員商議派兵去救援。張合說：“我和高覽一起去救援吧。”但郭圖說：“不行。曹軍劫糧草去了，曹操肯定親自前往指揮作戰。曹操既然親自出征那麽他的大營一定空虛我們可以派兵先攻打曹操的大營。曹操聽到這個消息後一定會迅速迴援。這就是孫臏的‘圍魏救趙’之計啊。”然而張合卻認為：“曹操足智多謀他外出時一定會做好內部的防備工作以防不測。如果我們現在攻打他的營寨而不能攻下等到淳於瓊等人被俘虜了我們這些人就都會被擒獲了。”但郭圖還是堅持說：“曹操隻顧著劫糧草怎麽會留下兵力在營寨裏呢？”他再三請求袁紹派兵攻打曹營。於是袁紹派遣張合、高覽帶領五千兵馬前往官渡攻打曹營又派遣蔣奇帶領一萬兵馬去救援烏巢。
曹操打散了淳於瓊的部卒後奪取了他們的全部衣甲和旗幟偽裝成淳於瓊的部下敗軍迴寨。他們走到一條偏僻的山路上時正好遇到了蔣奇的軍隊。蔣奇的軍隊問他們是哪裏的兵馬他們謊稱是烏巢的敗軍逃迴來的。蔣奇信以為真沒有懷疑就讓他們過去了。然而就在這時張遼、許褚突然衝出來大喊：“蔣奇別跑！”蔣奇措手不及被張遼斬於馬下他的軍隊也被全部消滅。接著曹操又派人冒充蔣奇的士兵搶先迴去報告說：“蔣奇已經自殺並擊散了烏巢的敵軍。”袁紹聽到這個消息後就不再派人去救援烏巢了隻增派兵力前往官渡。
張合、高覽攻打曹營時，遭遇了夏侯惇、曹仁、曹洪的強烈反擊，袁軍大敗。等到接應軍隊趕到，曹操又從背後發動攻擊，四下圍攻，張合、高覽隻能奮力突圍逃脫。袁紹收攏了烏巢敗殘的軍馬迴到營寨，看到淳於瓊耳鼻皆無，手足盡落，憤怒之下立即將他斬首。當得知烏巢失守的原因後，袁紹更是大怒。
郭圖擔心張合、高覽迴到營寨後會揭露真相，於是在袁紹麵前誣陷他們二人早有投降曹操之意。袁紹聽信讒言，大怒之下急召二人迴營問罪。郭圖又派人提前告知二人袁紹的意圖，讓他們有所準備。當袁紹的使者到來時，高覽果斷拔劍斬殺使者，張合也大驚失色。高覽表示袁紹聽信讒言，必定會被曹操所擒，他們不能坐以待斃，於是二人決定投降曹操。
夏侯惇對張合、高覽的投降表示懷疑，但曹操卻認為應該以恩義相待，即使他們有異心也可以感化。於是曹操打開營門迎接二人，並封他們為將軍。二人大喜過望，從此成為曹操的得力幹將。
袁紹失去了許攸、張合、高覽等重要謀士和將領的支持，又失去了烏巢的糧草供應，軍心開始動搖。而曹操則乘勝追擊，采用荀攸的計策分兵兩路進攻袁紹的營寨。袁紹大驚之下急忙分兵迎戰但已經為時已晚。曹軍八路齊出直衝紹營袁軍潰不成軍四散奔逃。袁紹來不及穿戴盔甲隻帶著幼子袁尚和八百餘名騎兵倉皇逃過河去。曹操的軍隊一路追殺斬獲了大量的戰利品和俘虜。
在清理戰利品時曹操發現了許多許都及軍中將士與袁紹暗通的書信。有人建議曹操按名單逐一查處並將這些人全部處死。但曹操卻認為在袁紹強大的時候他自己都不能自保更何況別人呢？於是他下令將這些書信全部焚毀不再追究此事。
袁紹兵敗逃亡的過程中沮授因為被囚禁而無法逃脫最終被曹軍俘獲。曹操一直很欣賞沮授的才華和忠誠他親自勸降沮授但遭到了堅決的拒絕。曹操雖然感到遺憾但仍然厚待沮授並將他留在軍中。然而沮授卻趁機在營中盜馬試圖逃迴袁紹那裏。曹操得知後憤怒之下將沮授處死。沮授至死都保持著忠誠和堅定的神色讓曹操深感惋惜。他下令厚葬沮授並在黃河渡口建立墳墓紀念這位忠烈之士。
隨後曹操下令進攻冀州開始了對袁紹勢力的最後清算。
軍隊行至陽武，袁紹下令安營紮寨。沮授建議說：“我軍雖然人數眾多，但勇猛不如敵軍；敵軍雖然精銳，但糧草不如我軍。敵軍缺糧，利在速戰速決；我軍有糧，應該緩慢防守。如果能拖延時間，敵軍就會不戰自敗。”但袁紹卻大怒說：“田豐動搖我軍心，我迴去後一定要殺了他。你怎麽也敢這樣說！”他命令左右將沮授鎖禁在軍中，等打敗曹操後，與田豐一起治罪。
袁紹於是下令將大軍七十萬人，在東西南北周圍安營紮寨，連綿九十多裏。曹操的細作探知了這個情況，報告給官渡的曹軍。曹軍新到，聽到這個消息都很害怕。曹操與眾謀士商議對策。荀攸說：“袁紹軍隊雖然多，但不足為懼。我軍都是精銳之士，可以以一當十。但利在速戰速決，如果拖延時間，糧草不足，事情就堪憂了。”曹操說：“你的意見正合我意。”於是傳令軍將擂鼓呐喊前進。
袁紹軍隊前來迎戰，兩邊排成陣勢。審配撥給一萬名弓弩手，埋伏在兩翼；五千名弓箭手埋伏在門旗內，約定炮響齊發。三通鼓罷後，袁紹身穿金盔金甲、錦袍玉帶，立馬在陣前。左右排列著張合、高覽、韓猛、淳於瓊等將領，旌旗節鉞非常嚴整。
曹軍陣上的門旗開處曹操出馬。許褚、張遼、徐晃、李典等各自持著兵器前後擁衛。曹操用馬鞭指著袁紹說：“我在天子麵前保舉你為大將軍現在你為何謀反？”袁紹憤怒地說：“你托名漢相實為漢賊！罪惡滔天比王莽、董卓還要嚴重竟然反誣我造反！”曹操說：“我現在奉詔討伐你！”袁紹說：“我奉衣帶詔討伐你這個賊！”
曹操大怒派張遼出戰張合躍馬來迎戰。兩位將領鬥了四五十個迴合不分勝負。曹操看了暗暗稱奇。許褚揮刀縱馬衝出去助戰高覽挺槍接住。四員將領捉對廝殺。曹操又命令夏侯惇、曹洪各自率領三千軍馬一起衝擊敵陣。
審配見曹軍來衝陣便命令放起號炮：兩下萬箭齊發中軍內的弓箭手也一起擁到陣前亂射。曹軍抵擋不住向南逃走。袁紹指揮軍隊追擊曹軍大敗全部退到官渡。
袁紹將大軍移動到官渡附近紮營。審配建議說：“現在可以撥出十萬兵力守住官渡在曹操營寨前築起土山讓士兵從山上向曹營放箭。如果曹操放棄這裏離開我們占據這個隘口許昌就可以攻破了。”袁紹聽從了他的建議在各個營寨內挑選精壯的士兵用鐵鍬和土擔一起到曹操的營寨邊壘土成山。
曹營內看到袁軍堆築土山想要衝出去衝突但被審配的弓箭手擋住了去路無法前進。十天之內袁軍築成了五十多座土山高高的櫓樓上分撥了弓箭手向曹營射箭。曹軍非常害怕都頂著遮箭牌來防守。當土山上傳來一聲梆子響時箭如雨下。曹軍都舉著盾牌趴在地上袁軍則呐喊歡笑。
曹操看到軍隊慌亂就召集眾謀士商議對策。劉曄建議說：“可以製造發石車來攻破敵軍的土山。”曹操命令劉曄製造了發石車的樣式連夜趕造了數百輛發石車分布在營牆內正對著土山上的雲梯。當敵軍弓箭手射箭時曹營內就一起拉動石車發射石彈飛上天空向敵軍亂打亂砸敵人無處躲避弓箭手被打死無數。袁軍將這種車稱為“霹靂車”從此袁軍不敢再登高射箭了。
審配又獻上一計：命令士兵用鐵鍬暗中挖掘地道直通到曹營內部稱為“掘子軍”。曹兵看到袁軍在山後挖掘土坑就報告給曹操。
曹操又問計於劉曄，劉曄說：“這是袁軍不能從明處攻擊而轉攻暗處，挖掘地道，想從地下透入我軍營中。”曹操問：“怎麽防禦他們呢？”劉曄說：“可以圍繞軍營挖掘長溝，那麽他們的地道就沒有用了。”曹操連夜派軍隊挖掘長溝。袁軍挖掘地道到溝邊，果然不能進入，白費了許多軍力。
此時，曹操駐守官渡，從八月開始，到九月底，軍力逐漸疲乏，糧草也不繼。他有意放棄官渡退迴許昌，但又遲疑不決，於是寫信派人去許昌問荀彧。荀彧迴信給他。信中說：“我接到你的命令，要我決定進退的疑慮。我認為袁紹全部兵力聚集在官渡，想與你決一勝負，你以最弱的兵力對抗最強的兵力，如果不能製服他，必被他所乘：這是天下的大機遇。袁紹的軍隊雖然眾多，但不會用兵；以你的神武明哲，哪裏會不成功！現在雖然軍事實力較少，但還沒有像楚、漢在滎陽、成皋間那樣危急。你現在劃定地界而防守，扼住他的喉嚨使他不能前進，情勢已經很明顯，他必將有變化。這是用奇兵的時候，千萬不可失去機會。請你明察。”
曹操接到信後非常高興，命令將士們奮力死守。袁紹的軍隊大約後退了三十多裏，曹操派遣將領出營巡邏偵察。有徐晃的部將史渙捉到了袁紹的細作，押解來見徐晃。徐晃問他們軍中的虛實情況，細作迴答說：“早晚大將韓猛會運糧到軍前接濟，先派我們來探路。”徐晃便將此事報告給曹操。荀攸說：“韓猛隻有匹夫之勇。如果派一人帶領輕騎兵數千人，從半路上襲擊他，切斷他的糧草，袁紹的軍隊就會自亂。”曹操問：“誰可以前往？”荀攸說：“立即派徐晃去就可以。”曹操於是派遣徐晃帶領史渙和他的部隊先出發，後麵派張遼、許褚帶兵接應。
當夜，韓猛押送著數千輛糧車，前往袁紹的營寨。正在行進之間，山穀內徐晃、史渙引軍截住了去路。韓猛飛馬來戰，徐晃接住廝殺。史渙便殺散運糧的人夫，放火焚燒糧車。韓猛抵擋不住，撥迴馬逃走，徐晃催軍燒盡了袁紹的輜重。袁紹軍中望見西北方向火起，正在驚疑之間，敗軍來報：“糧草被劫！”袁紹急忙派遣張合、高覽去截大路，正遇上徐晃燒完糧草迴來。雙方正要交鋒時，背後張遼、許褚的軍隊到了。兩下夾攻打敗了袁軍四將合兵一處迴到了官渡寨中。曹操非常高興重重地獎賞了他們。他又分軍在寨前結營成為掎角之勢。
韓猛敗軍迴到營中袁紹大怒要斬韓猛眾官勸止。審配說：“行軍以糧食為重不可不用心提防。烏巢是屯糧的地方必須派重兵把守。”袁紹說：“我的計劃已經定下了。你可以迴鄴都監督糧草不要讓它缺乏。”審配領命而去。袁紹派遣大將淳於瓊帶領督將眭元進、韓莒子、呂威璜、趙睿等人引領二萬人馬守烏巢。那淳於瓊性格剛烈喜歡喝酒軍士多畏懼他。他到達烏巢後整天與諸將聚飲。
曹操的軍糧快要用盡了他急忙發使者前往許昌讓荀彧趕快籌措糧草連夜解送到軍前接濟。使者帶著書信前往走了不到三十裏被袁軍捉住綁著去見謀士許攸。那許攸字子遠年輕時曾與曹操為友此時卻在袁紹處為謀士。他當下搜出使者所帶的曹操催糧書信直接來見袁紹說：“曹操駐軍官渡與我相持已久許昌必定空虛。如果分出一支軍隊連夜偷襲許昌那麽許昌就可以被攻下而曹操也可以被擒獲。現在曹操的糧草已經用盡正是可以乘此機會兩路攻擊他。”袁紹說：“曹操詭計極多這封信是誘敵之計。”許攸說：“現在如果不取將來反而會受其害。”正說話間忽然有使者從鄴郡來呈上審配的書信。信中先說了運糧的事情後麵又說許攸在冀州時曾經濫受民間財物並且縱容子侄輩多收稅錢糧入自己口袋現在已經把他的子侄收押下獄了。
袁紹看到書信後大怒說：“你這個濫行匹夫！還有臉在我麵前獻計嗎！你與曹操有舊交，想必現在也收了他的賄賂，為他做奸細，來騙我軍嗎！本應斬首，但今天暫且寄下你的頭顱！快滾出去，以後不許相見！”許攸出帳，仰天歎息道：“忠言逆耳，這小子不足與謀！我的子侄已經遭到審配的殺害，我還有什麽臉麵再見冀州的人呢！”於是想要拔劍自刎。左右的人奪下劍來勸他說：“您何必輕生到這個地步？袁紹不采納您的直言，將來必定會被曹操所擒。您既然與曹公有舊交，為何不棄暗投明？”這兩句話點醒了許攸，於是許攸直接去投奔曹操。後人有詩歎道：“本初豪氣蓋中華，官渡相持枉歎嗟。若使許攸謀見用，山河爭得屬曹家？”
許攸暗中步出袁紹營帳，直奔曹寨而來，被巡邏的士兵拿住。他說：“我是曹丞相的故友，快給我通報，說南陽許攸來見。”士兵急忙報入寨中。當時曹操剛脫下衣服準備休息，聽說許攸私自投奔到寨中，大喜過望，來不及穿鞋，光著腳就出來迎接。遠遠看見許攸，他拍著手大笑，攜手共入帳中，曹操先拜倒在地。許攸慌忙扶起他說：“您是漢相，我隻是個平民，何必如此謙恭？”曹操說：“您是我的故友，哪裏敢以名爵來分上下呢！”許攸說：“我不能選擇好的主子，隻能屈身於袁紹，但他言不聽，計不從，所以今天特地來投奔故人。希望您能收留我。”曹操說：“子遠肯來，我的大事就成了！希望您即刻教我破袁紹的計策。”許攸說：“我曾建議袁紹派輕騎乘虛襲擊許都，首尾相攻。”曹操大驚說：“如果袁紹聽了你的話，我的事情就敗露了。”許攸說：“您現在軍糧還有多少？”曹操說：“可以支持一年。”許攸笑著說：“恐怕未必。”曹操說：“有半年。”許攸拂袖而起，快步走出帳外說：“我誠心誠意來投奔你，你卻這樣欺騙我，這哪裏是我所期望的呢！”曹操挽留說：“子遠別生氣，請讓我實說，軍中的糧食其實隻夠支持三個月了。”許攸笑著說：“世人都說孟德是奸雄，現在看來果然如此。”曹操也笑著說：“豈不聞‘兵不厭詐’！”於是附耳低語說：“軍中的糧食其實隻夠這個月的了。”許攸大聲說：“別瞞我了！糧食已經用完了！”曹操驚愕地問：“你怎麽知道？”許攸就拿出曹操給荀彧的信給他看，並問：“這封信是誰寫的？”曹操驚訝地問：“你在哪裏得到的？”許攸就把截獲使者的事情告訴了他。曹操握著他的手說：“子遠既然念及舊交而來，希望即刻教我破敵之策。”許攸說：“您以孤軍對抗大敵，卻不求速勝的辦法，這是自取死路。我有一計，不過三天，就能讓袁紹的百萬大軍不戰自破。您還願意聽嗎？”曹操高興地說：“請說你的妙計。”許攸說：“袁紹的軍糧輜重都堆積在烏巢，現在派淳於瓊把守，但他嗜酒無備。您可選精兵，假裝是袁紹的將領蔣奇領兵到那裏護糧，乘機燒掉他們的糧草輜重，那麽袁紹的軍隊不出三天就會自亂。”曹操大喜，重賞許攸，並留他在寨中。
第二天，曹操親自挑選了五千馬步軍士，準備前往烏巢劫糧。張遼說：“袁紹屯糧的地方，怎麽可能沒有防備？丞相不可輕率前往，恐怕許攸有詐。”曹操說：“不對。許攸此來，是天要敗袁紹。現在我軍糧草不足，難以持久，如果不用許攸的計策，那就是坐以待斃。他如果有詐，怎麽會肯留在我們的寨中？而且我也想劫寨很久了。今天劫糧的行動，勢在必行，你不要再懷疑了。”張遼說：“也要防備袁紹乘虛來襲。”曹操笑著說：“我已經考慮得很周到了。”於是讓荀攸、賈詡、曹洪同許攸一起守大寨，夏侯惇、夏侯淵領一軍埋伏在左邊，曹仁、李典領一軍埋伏在右邊，以備不測。讓張遼、許褚在前，徐晃、於禁在後，曹操親自率領諸將居中，共五千人馬，打著袁軍的旗號，軍士們都束草負薪，人口銜枚，馬勒口，黃昏時分，向烏巢進發。那一夜星光滿天。
沮授被袁紹拘禁在軍中，這天夜裏，因為看到星星排列清晰，他請求監守者帶他到中庭，仰觀天象。忽然，他看見金星逆行，侵犯了牛宿和鬥宿的區域，大驚說：“大禍將要臨頭了！”於是，他連夜請求見袁紹。當時袁紹已經醉臥，聽說沮授有密事要報告，便叫人把他帶進來。沮授說：“我剛才觀察天象，看見金星在柳宿和鬼宿之間逆行，它的光芒射入了牛宿和鬥宿的區域，恐怕會有賊兵劫掠的災害。烏巢是屯糧的地方，不能不加強防備。應該盡快派遣精兵猛將，在山路間道進行巡邏，以免被曹操算計。”袁紹大怒，斥責說：“你是得罪了我的人，怎麽敢胡說八道，迷惑大家！”他又對監守者說：“我叫你拘禁他，你怎麽敢放他出來！”於是命令斬了監守者，另外叫人監押沮授。沮授出去後，掩淚歎息道：“我軍滅亡就在旦夕之間，我的屍骸不知道會落在什麽地方啊！”後人有詩歎息道：“逆耳的忠言反而被仇視，獨斷專行的袁紹缺少機智和謀略。烏巢的糧食被燒盡，根基被拔除，他卻還想著死守冀州。”
曹操領兵在夜間行進，經過袁紹的別寨時，寨兵問是哪裏的軍隊。曹操派人迴答說：“是蔣奇奉命前往烏巢護糧。”袁軍看到是自己家的旗號，就沒有懷疑。他們過了幾處地方，都假稱是蔣奇的軍隊，沒有遇到阻礙。等他們到達烏巢時，已經是四更天了。曹操命令軍士在周圍堆起柴草放火，眾將領鼓噪著直接衝入。當時淳於瓊正與眾將飲酒，醉臥在帳篷中，聽到鼓噪聲，連忙跳起來問：“為什麽喧鬧？”話還沒說完，就被撓鉤拖翻了。眭元進、趙睿運糧剛迴來，看見營屯上火起，急忙趕來救援。曹軍飛快報告曹操說：“賊兵在後麵追來了，請分兵抵擋他們。”曹操大聲說：“眾將隻顧奮力向前，等賊兵到了背後，再迴頭戰鬥！”於是眾軍將領無不爭先殺敵。一時間，火焰四起，煙霧彌漫天空。眭元進、趙睿二將驅兵來救淳於瓊，曹操勒住馬與他們迴戰。二將抵擋不住曹軍的攻擊，都被曹軍所殺，糧草全部被燒光。淳於瓊被擒後見到曹操，曹操命令割去他的耳朵、鼻子和手指，然後綁在馬上放迴袁紹的營中羞辱他。
袁紹在帳篷中聽到報告說正北方向火光衝天，知道是烏巢失守了。他急忙走出帳篷召集文武官員商議派兵去救援。張合說：“我和高覽一起去救援吧。”但郭圖說：“不行。曹軍劫糧草去了，曹操肯定親自前往指揮作戰。曹操既然親自出征那麽他的大營一定空虛我們可以派兵先攻打曹操的大營。曹操聽到這個消息後一定會迅速迴援。這就是孫臏的‘圍魏救趙’之計啊。”然而張合卻認為：“曹操足智多謀他外出時一定會做好內部的防備工作以防不測。如果我們現在攻打他的營寨而不能攻下等到淳於瓊等人被俘虜了我們這些人就都會被擒獲了。”但郭圖還是堅持說：“曹操隻顧著劫糧草怎麽會留下兵力在營寨裏呢？”他再三請求袁紹派兵攻打曹營。於是袁紹派遣張合、高覽帶領五千兵馬前往官渡攻打曹營又派遣蔣奇帶領一萬兵馬去救援烏巢。
曹操打散了淳於瓊的部卒後奪取了他們的全部衣甲和旗幟偽裝成淳於瓊的部下敗軍迴寨。他們走到一條偏僻的山路上時正好遇到了蔣奇的軍隊。蔣奇的軍隊問他們是哪裏的兵馬他們謊稱是烏巢的敗軍逃迴來的。蔣奇信以為真沒有懷疑就讓他們過去了。然而就在這時張遼、許褚突然衝出來大喊：“蔣奇別跑！”蔣奇措手不及被張遼斬於馬下他的軍隊也被全部消滅。接著曹操又派人冒充蔣奇的士兵搶先迴去報告說：“蔣奇已經自殺並擊散了烏巢的敵軍。”袁紹聽到這個消息後就不再派人去救援烏巢了隻增派兵力前往官渡。
張合、高覽攻打曹營時，遭遇了夏侯惇、曹仁、曹洪的強烈反擊，袁軍大敗。等到接應軍隊趕到，曹操又從背後發動攻擊，四下圍攻，張合、高覽隻能奮力突圍逃脫。袁紹收攏了烏巢敗殘的軍馬迴到營寨，看到淳於瓊耳鼻皆無，手足盡落，憤怒之下立即將他斬首。當得知烏巢失守的原因後，袁紹更是大怒。
郭圖擔心張合、高覽迴到營寨後會揭露真相，於是在袁紹麵前誣陷他們二人早有投降曹操之意。袁紹聽信讒言，大怒之下急召二人迴營問罪。郭圖又派人提前告知二人袁紹的意圖，讓他們有所準備。當袁紹的使者到來時，高覽果斷拔劍斬殺使者，張合也大驚失色。高覽表示袁紹聽信讒言，必定會被曹操所擒，他們不能坐以待斃，於是二人決定投降曹操。
夏侯惇對張合、高覽的投降表示懷疑，但曹操卻認為應該以恩義相待，即使他們有異心也可以感化。於是曹操打開營門迎接二人，並封他們為將軍。二人大喜過望，從此成為曹操的得力幹將。
袁紹失去了許攸、張合、高覽等重要謀士和將領的支持，又失去了烏巢的糧草供應，軍心開始動搖。而曹操則乘勝追擊，采用荀攸的計策分兵兩路進攻袁紹的營寨。袁紹大驚之下急忙分兵迎戰但已經為時已晚。曹軍八路齊出直衝紹營袁軍潰不成軍四散奔逃。袁紹來不及穿戴盔甲隻帶著幼子袁尚和八百餘名騎兵倉皇逃過河去。曹操的軍隊一路追殺斬獲了大量的戰利品和俘虜。
在清理戰利品時曹操發現了許多許都及軍中將士與袁紹暗通的書信。有人建議曹操按名單逐一查處並將這些人全部處死。但曹操卻認為在袁紹強大的時候他自己都不能自保更何況別人呢？於是他下令將這些書信全部焚毀不再追究此事。
袁紹兵敗逃亡的過程中沮授因為被囚禁而無法逃脫最終被曹軍俘獲。曹操一直很欣賞沮授的才華和忠誠他親自勸降沮授但遭到了堅決的拒絕。曹操雖然感到遺憾但仍然厚待沮授並將他留在軍中。然而沮授卻趁機在營中盜馬試圖逃迴袁紹那裏。曹操得知後憤怒之下將沮授處死。沮授至死都保持著忠誠和堅定的神色讓曹操深感惋惜。他下令厚葬沮授並在黃河渡口建立墳墓紀念這位忠烈之士。
隨後曹操下令進攻冀州開始了對袁紹勢力的最後清算。