建安五年（200年）二月,袁紹親率大軍進(jìn)軍黎陽,派遣郭圖、淳于瓊、顏良進(jìn)攻東郡太守劉延駐守的白馬,劉延兵勢微弱,被顏良軍圍困,情況緊急.四月,曹操決定率兵救劉延.他采納謀士荀攸的建議,先自引兵到延津,佯裝渡河襲擊袁紹的后方,袁紹當(dāng)即分兵西應(yīng).曹操卻乘機(jī)率一支精兵向東奔襲白馬,顏良措手不及,被關(guān)羽斬殺,白馬之圍遂被解出.袁紹又派大將文丑與劉備率五六千騎步兵渡河追擊曹軍.曹軍當(dāng)時(shí)只有騎兵五百余騎,危急之中,曹操令眾騎兵解鞍放馬,又將輜重丟棄在袁軍來的路上.不久,文丑兵到,見到曹軍丟棄的馬匹、輜重后,你爭我搶,亂作一團(tuán).曹操見此,命其500多騎兵立即上馬,向袁軍沖殺,袁軍頓時(shí)潰敗,大將文丑被斬首.此番曹軍連斬顏良、文丑兩員河北名將,袁軍大為震動.袁紹下令退軍陽武.曹操也還軍官渡固守.
八月,袁紹兵臨官渡,依沙堆立營,東西數(shù)十里.曹操也分營與袁軍對峙.九月,曹軍出擊,但戰(zhàn)斗不順.當(dāng)時(shí)曹操兵不滿一萬,且十有二三為傷兵,只好退回營壘堅(jiān)守.袁軍見此,便堆起土山,筑高櫓,用箭俯射曹營,使曹軍士兵只能蒙盾而行.為了扭轉(zhuǎn)這種被動局面,曹操命工匠連夜趕造霹靂車,向袁軍還以飛石,摧毀了袁軍的櫓樓.袁紹又命士卒挖地道襲擊曹營,曹軍也針鋒相對,在營內(nèi)掘地壕以對抗.曹操又聞袁紹的幾千車軍糧即將運(yùn)至官渡大營,他立刻派大將徐晃、史渙截?fù)?將袁軍糧草全部燒毀.
雙方相峙月余,曹軍糧草將盡,士卒疲乏,于是曹操尋機(jī)與袁紹決戰(zhàn).建安五年（200年）十月,袁紹又派車運(yùn)糧,命淳于瓊等五人率兵萬余人護(hù)衛(wèi),將糧屯積在袁軍大營以北四十里的烏巢.謀臣許攸建議袁紹派輕騎趁夜突襲許昌,袁紹不予采納.恰這時(shí)許攸家中有人犯法,被其政敵審配扣押.許攸一怒之下,投奔曹操,并獻(xiàn)計(jì)曹操奇襲烏巢.許攸之計(jì)正合曹操尋找戰(zhàn)機(jī),出奇制勝的心意.于是曹操當(dāng)機(jī)立斷,留曹洪、荀攸守官渡大營,自己親率步騎五千人,連夜出發(fā),一路扮著袁軍,騙過袁軍哨卡.到達(dá)烏巢后,即圍住糧屯放火,及至天明.淳于瓊才見曹軍兵少,于是出壘迎戰(zhàn).曹操揮軍沖殺,袁軍抵擋不住,被迫推回營壘堅(jiān)守.這時(shí),袁紹一面派騎兵救烏巢,一面命張合阝、高覽攻打曹軍官渡大營,企圖使曹操退無所歸.當(dāng)增援的袁軍騎兵逼近烏巢時(shí),左右報(bào)請曹操分兵抵擋,曹操大怒說：“敵兵到了我背后才再告訴我!”于是士卒皆殊死拼殺,大破烏巢守軍,擒殺袁將淳于瓊.攻打曹軍大營的張合阝、高覽二將聞淳于瓊兵敗,又聞袁紹對他們二人起疑心,遂于陣前投降曹操.曹操乘勢揮軍掩殺,袁軍大潰,袁紹及其兒子袁譚只帶了八百余騎,倉惶逃往河北.
官渡之戰(zhàn),經(jīng)過一年多的對峙,至此以曹操的全面勝利而告結(jié)束.曹操以兩萬左右的兵力,出奇制勝,擊敗袁軍十萬.這個(gè)戰(zhàn)例成為中國歷史上以弱勝強(qiáng),以少勝多的典型戰(zhàn)例.曹操以其非凡的才智和勇氣,寫下了他軍事生涯最輝煌的一頁.建安七年（202年）,袁紹因兵敗憂郁而死,曹操乘機(jī)徹底擊滅了袁氏軍事集團(tuán),建安十二年（207）年,曹操又征服烏桓,至此,戰(zhàn)亂多時(shí)的北方實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一.