建安四年（公元199年）
春天三月，黑山军首领张燕和公孙瓒的儿子公孙续，带着十万大军，分三路赶来救援公孙瓒。援军还没到，公孙瓒就偷偷派人送信给公孙续，让他带五千精锐骑兵在城北低洼处，看到火起就发起进攻，自己则准备从城内杀出，里应外合。没想到袁绍的探子截获了这封信，到约定时间点起大火。公孙瓒以为救兵到了，立刻出城迎战，结果中了袁绍的埋伏，大败而归，只能继续龟缩城内死守。
袁绍命人挖地道直通公孙瓒的城楼下方，架上木柱支撑，等觉得挖得差不多了，就放火烧木柱。木柱一烧，城楼纷纷倒塌，袁绍的攻势逐渐逼近公孙瓒的核心营地。公孙瓒知道自己这次肯定活不成了，先把姐妹和妻儿全部勒死，然后放火烧了自己住的地方，自己也葬身火海。袁绍的士兵冲上城楼，砍下他的首级。公孙瓒的部下田楷在混战中战死。关靖感叹道：“当初要是没拦住将军出城，说不定还有转机。君子要是把人推入险境，就该和他共患难，我哪能自己苟活！”说完骑马冲进袁绍军中，战死沙场。公孙续在途中被屠各部落的人杀死。
渔阳人田豫劝太守鲜于辅：“曹操尊奉天子，以朝廷名义号令天下，早晚能平定天下，咱们早点投靠他才是明智之举。”鲜于辅听从建议，带着部下归顺朝廷。汉献帝下诏封鲜于辅为建忠将军，让他都督幽州六郡。
以前乌桓王丘力居去世，儿子楼班年纪小，侄子蹋顿有勇有谋，就代替他成为首领，还统领着上谷大人难楼、辽东大人苏仆延、右北平大人乌延等人。袁绍攻打公孙瓒时，蹋顿率领乌桓军队帮忙。公孙瓒灭亡后，袁绍以朝廷名义赐给蹋顿、难楼、苏仆延、乌延等人单于印绶；又因为阎柔在乌桓人中威望很高，就对他加以笼络，借此稳定北方边境。后来难楼、苏仆延拥立楼班为单于，封蹋顿为王，但实际上还是蹋顿说了算。
眭固屯兵在射犬。夏天四月，曹操进军到黄河边，派将军史涣、曹仁渡过黄河攻打眭固。曹仁是曹操的堂弟。眭固亲自带兵北上向袁绍求救，在犬城和史涣、曹仁相遇，交战中被斩杀。曹操随后渡河，包围射犬，守军投降，曹操撤军到敖仓。
当初，曹操在兖州时举荐魏种为孝廉。后来兖州发生叛乱，曹操还自信地说：“只有魏种肯定不会背叛我。”结果听说魏种也跑了，曹操气得大骂：“魏种你要是不逃到南越，不跑到北胡，我绝不放过你！”等攻下射犬，活捉魏种，曹操却又说：“只因他确实有才华！”亲自解开他的绑绳，继续重用他，让他担任河内太守，把黄河以北的事务交给他管理。
汉献帝任命卫将军董承为车骑将军。
袁术称帝后，生活越发奢侈荒淫，光是伺候他的姬妾就有几百人，个个穿着绫罗绸缎，吃着山珍海味，而他治下的百姓却饥寒交迫，袁术根本不管不顾。没过多久，钱财物资全部耗尽，他再也维持不下去，只好烧毁宫殿，跑到灊山投奔部下陈简、雷薄，结果又被两人拒绝。袁术陷入绝境，手下士兵纷纷逃散，他又愁又闷，不知道该怎么办。
最后，他派使者把皇帝的称号交还给堂兄袁绍，说：“汉朝的气数早就尽了！我们袁氏家族顺应天命，应当称王，各种祥瑞都很明显。现在您坐拥冀州、青州、幽州、并州四州之地，百姓上百万，我把天子之位正式让给您，您就称帝吧！”袁谭从青州赶来迎接袁术，打算从下邳北边经过。曹操派刘备和将军朱灵半路拦截，袁术过不去，只能又逃回寿春。
六月，袁术逃到江亭，坐在简陋的竹床上叹息道：“我袁术怎么会落到这步田地！”悲愤交加之下一病不起，吐血而死。袁术的堂弟袁胤害怕曹操，不敢再待在寿春，带着部下，护送袁术的灵柩，还有袁术的妻子儿女，跑到皖城投奔庐江太守刘勋。原广陵太守徐璯得到了传国玉玺，把它献给了曹操。
袁绍灭掉公孙瓒后，变得更加骄横，给朝廷进贡的东西越来越少。主簿耿包偷偷劝袁绍称帝，说这是顺应天命人心。袁绍把耿包的建议拿给手下官员看，大家都说耿包妖言惑众，应该杀了他。袁绍没办法，为了平息众怒，只好杀了耿包。
袁绍挑选了十万精兵、一万骑兵，打算攻打许县。沮授劝阻道：“最近讨伐公孙瓒，连年征战，百姓疲惫不堪，仓库里也没多少存粮，现在不能轻易开战。应该先发展农业，让百姓休养生息，再派使者向天子报捷。要是使者过不去，就上表说曹操阻挡我们向朝廷进贡，然后进军黎阳，逐步向黄河南岸发展，多造战船，修缮武器，派精锐骑兵骚扰曹操边境，让他不得安宁，而我们以逸待劳。这样，不用多久就能平定局势。”
郭图、审配却反对说：“以您的英明神武，率领河北的强大军队去打曹操，易如反掌，何必这么麻烦！”沮授反驳道：“拯救乱世、讨伐暴君的军队叫义兵，倚仗人多势众的叫骄兵。义兵无敌，骄兵必败。曹操尊奉天子号令天下，我们现在举兵南下，在道义上就输了。而且决定胜负的关键，不在于兵力强弱。曹操法令严明，士兵训练有素，可不是公孙瓒那种只会被动挨打的人。现在放弃稳妥的办法，发动师出无名的战争，我实在为您担心！”
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