袁绍死后，审配、逢纪立袁尚为大司马将军，并把袁绍死讯传于四方，袁绍长子袁谭此时已经发兵赶往冀州，他听闻父亲袁绍死了，便与郭图、辛评商议。辛评说“冀州那边，审配、逢纪二人必然设下了埋伏等你，你若现在赶过去，恐怕会受其害！”袁谭一听有些不知所措，郭图也说“你暂且屯兵与城外，待我先入城打探动静。”郭图进城见了袁尚，袁尚便问兄长袁谭怎么没来？郭图说袁谭生病了。袁尚又说“父亲遗命立我为主，我本想推辞，但曹军已至，蛇无头不行，我今封袁谭为车骑将军，请兄长作为前部，我随后便调兵接应。”郭图怕袁尚在身后过河拆桥，便让袁尚派遣审配或逢纪去往袁谭营中，于是逢纪便被派入袁谭营中。
袁谭得到车骑将军印绶便起兵向着黎阳进发，路上正与曹军相遇，袁谭派出大将汪昭出战，曹操派出徐晃出战，没有几回合，徐晃一刀斩杀汪昭于马下，曹军顺势掩杀，袁谭大败，收兵退入了黎阳。袁谭见形势危急，立刻向袁尚求援，袁尚与审配商议后却只发五千兵丁援助，结果这五千人半路就被曹军截杀了，袁谭听闻袁尚只派出五千援军，大怒，逢纪见状不妙又说自己写信与袁尚，结果袁尚依旧不发兵，使者回报袁尚不肯发兵，袁谭气的立刻就斩了逢纪。袁尚、审配二人商议，若是把袁谭逼急了，他要是投降曹操，二军来攻，冀州危矣，于是袁尚领兵三万，以吕旷、吕翔为先锋赶往黎阳。
没几日，袁熙、高干也领兵到了黎阳，袁尚领军与曹军相杀多日，却是屡战屡败。建安八年春，曹操大破袁尚、袁谭四军，袁尚等人弃黎阳而走，曹操一直追到冀州城下，袁尚和袁谭死命守住城池，曹操一时攻冀州不下，这时郭嘉进言“袁绍废长立幼立了袁尚为主，如今我们攻的越急，他们必定是兄弟齐心其利断金，但若是我们移兵去打荆州，我料袁氏兄弟必然手足相残！”曹操觉得郭嘉之计甚秒，便让贾诩为黎阳太守，曹洪屯兵官渡，自己带着大军便向着荆州去了。袁谭知曹军已走，果与郭图商议除去袁尚之策，不料此计却被审配识破，袁尚带着五万大军与袁谭相杀，袁谭不敌退回平原，袁尚带着大军围住平原，袁谭见没了活路，便与郭图商议不如先假意降了曹操，等曹操去攻冀州，袁尚必回军自救，到时您与曹操两路夹击，或许就能抓住袁尚，再说曹操远道而来，粮草必然带的不足，到时候肯定也会退去。
袁谭觉得如今只有如此，便派辛评之弟辛毗去见曹操，此时曹操正屯兵西平准备讨伐刘表，刘表得到探报，便让刘备领兵作为前部迎战曹操。辛毗这时正赶到曹营，他把袁谭的降书交给了曹操，曹操便聚集众文武商议此事，程昱说道“袁谭只是被袁尚逼得没有退路才向我们求降，明公不可轻信！”吕虔和满宠说道“如今我们自己准备好要攻打荆州，怎么能弃之而去帮助袁谭！”荀攸这时说道“依我看，刘表此人占领荆州后并没有再扩大地盘，可见他的志向不过是守住自己的一亩三分地。而袁氏坐拥四州之地，兵士数十万，如果袁尚、袁谭二人同心，河北之地就难定了，如今他两兄弟反目成仇，袁谭势力弱想投靠我们，我提议先除了袁尚，到时再观其变，若是有机会，我们再灭了袁谭。那时天下便可安定了。”
曹操听了荀攸之言大喜，立刻邀请
辛毗饮酒，席间曹操问辛毗“袁谭向我投降，是真的还是假的？我这么远赶至冀州，真的可以打败袁尚吗？”辛毗说道“袁氏连连用兵，士兵们早就疲惫不堪了，如今袁氏兄弟交恶，加上天灾人祸，正是天灭袁氏之时。明公若提兵攻打邺城，袁尚必然回救，到时袁谭必攻其后背，那时打败袁氏兄弟便如秋风扫落叶一般水到渠成。荆州之地兵多粮丰，一时是难以打下来的，再说四方之患莫大于河北，当年光武帝也是先平定河北方得天下，所以河北既平，霸业可成。”曹操大喜道“恨与辛佐治相见之晚也！”于是第二天，曹操便起兵去打冀州。
袁尚听闻曹操来攻自己的大本营冀州，立刻回兵邺城，袁谭见袁尚撤军，立刻从平原起兵随后追来，此时曹军正至，袁谭入了曹营去见曹操，曹操为安袁谭之心，便许诺把自己的女儿嫁给袁谭。袁尚逃回邺城后便找来审配商议，审配道“曹操远道而来，如今正运粮入白沟，我们可先攻袁谭，再破曹操。”袁尚听言便起兵攻打平原，袁谭听闻袁尚来打平原，便向曹操告急，这时许攸从许昌到了曹营，听闻袁尚去打袁谭了，便劝曹操立刻攻打邺城，曹操听言立刻起兵围住城池，日夜攻打，审配命令手下严防死守，曹操一时倒攻不下，这时袁尚听闻曹操围攻邺城，立刻止兵回救，曹操估测袁尚必从小路赶回城池，于是设下埋伏，果然袁尚经过小路欲入邺城，曹操尽起大军，袁尚大败，只等派人向曹操请降，曹操诈许之，又连夜让张辽、徐晃去劫寨，袁尚不敌，尽弃印绶、节钺、衣甲、辎重，望中山而逃。
曹操回军继续围困邺城，许攸献计道“何不决漳河之水淹了它？”曹操觉得此计甚好，便令人掘断河水，审配见曹军在城外掘堑，但却掘得很浅，于是不加防备，结果到了晚上曹操派出十倍兵士去掘断河水，到了天亮，漳河之水灌入城中，这时城中又没了粮草，一时百姓饿死无数，审配之侄审荣平时与辛毗关系不错，他见邺城实在是守不住，百姓也在遭受大苦，便大开西门，放了曹兵入城。徐晃抓住审配，并把他带至曹操面前，曹操问审配也愿降，审配宁死不降，曹操无奈便斩了审配，这时又有人押着陈琳来见曹操，当年袁绍讨伐曹操的檄文就是此人所写，曹操问陈琳“你当时写檄文，为何要辱骂我的祖父？”陈琳道“当时箭在弦上，不得不发耳。”众人皆劝曹操杀之，曹操怜爱其才，赦免了他，并让他当了从事。
曹操安定邺城后，袁谭听闻袁尚逃到中山，便统兵追之，袁尚无心战斗，抄小路去幽州投奔了二哥袁熙，袁谭收降袁尚的旧部，欲图谋冀州，曹操派人召袁谭回冀州，袁谭不来，曹操大怒，写信于袁谭说不再将女儿嫁于他，又统帅大军直逼平原。袁谭知曹操将来，又赶忙写信于刘表请求援助，刘表只想守住自己的地盘，哪里肯出兵，袁谭自知不敌，便弃了平原，逃至南皮。曹操得信又大军移至南皮，曹军围住南皮，袁谭急慌便又派辛评求降，曹操不许，袁谭言及辛毗又疑辛评怀有二心，辛评听言气绝身亡，袁谭后悔，又与郭图商议，郭图道“明日以百姓在前，我军在后，与曹操决一死战。”
袁谭依其计，使百姓在前，两军混战，袁谭大败，百姓也死伤无数，曹洪奋威突阵，竟在贼军中诛杀了袁谭，袁谭死后，曹操又众谋士问袁尚和袁熙聚在幽州，如何破之？郭嘉言“可使袁氏降将焦触、张南等去攻”于是曹操令降将焦触、张南、吕旷、吕翔、马延、张顗，各引本部兵去攻幽州，又派李典、乐进会合张燕去打并州的高干，袁谭、袁熙听闻曹操派出大军杀来，料不能敌，便弃城投奔乌桓去了，幽州刺史见袁氏兄弟逃走，便顺势降了曹操。这时飞马来报，说乐进、李典、张燕去打并州，可高干守住壶关口，我们一时打不进去。曹操又问计诸将，荀攸说“若要破高干，可用诈降计。”曹操听之，便派吕旷、吕翔等人前去高干营中诈降，高干不知是计，又问二人如何破曹？二人让其今夜偷袭曹营，高干听信二人之言，半夜便带着大军杀向曹营，等到了地方才知中计，欲回壶关城时，却已被曹军早夺了关，高干无路可退只得投奔单于，左贤王知高干不怀好意，就拒绝了他，高干又想投奔刘表，却半路被上洛都尉王琰所杀。
曹操平定了并州又想去西征乌桓，乌桓是东胡的后代，汉初时，匈奴的冒顿单于灭了乌桓，乌桓的后代后来逃至乌桓山，因此以乌桓为名，汉武帝时霍去病把乌桓人迁至到汉朝的边境上以监视匈奴，光武帝时乌桓开始强大起来，袁绍当年攻打公孙瓒，乌桓也是出了大力，所以曹操觉得乌桓是个大威胁。曹洪怕曹操远击乌桓，若是刘表、刘备来袭许都，到时回救不急，那就为祸不浅了，郭嘉说道“主公虽然威震天下，但那些乌桓人必以为离我们远，我们不会去攻打他们，主公若以奇兵攻之，必然可破乌桓。况且乌桓和袁氏有旧，袁尚、袁熙又还未除，他日若是引兵而来，祸害更大。刘表此人乃空谈之人，他自知能力不如刘备，哪里敢来犯我边境！”曹操听言觉得郭嘉这话在理，便率军前往乌桓，去乌桓要经过一段沙漠，曹操见道路崎岖，狂风四起便想撤军，郭嘉此时水土不服已然病倒于车上，但他仍然坚持要打下乌桓，曹操留郭嘉在宜州养病，又找到田畴做向导，田畴引着曹军到了白狼山，正遇袁熙和袁尚会合蹋顿等数万骑前来，张辽与许褚、于禁、徐晃四路出击，贼军见曹军杀来立即大乱，蹋顿被张辽斩于马下，袁尚、袁熙则带着数千人投奔辽东去了。
曹操收军入了柳城，又安抚附近单于等人，等曹操回到宜州，郭嘉已死多日，曹操听到郭嘉死了悲痛欲绝，并亲自前往祭奠，曹操又大哭道“奉孝死，乃天丧吾也！”说完又对着众谋士说“诸君年长，只有郭嘉最年轻，我本欲死后把大事托于郭嘉，不想奉孝中年夭折，这真使我心肠崩裂啊！”这时郭嘉左右又把郭嘉遗信呈于曹操，并说“丞相若从信中之言，辽东之事定矣！”曹操点头嗟叹，众人皆不知其意。第二日夏侯惇带着众人向曹操禀报说“辽东公孙康，一直没有臣服我们，如今袁尚、袁熙又去投奔，不如乘其未动，发兵征之。”曹操听言笑道“不消劳动诸位，数日之后，公孙康自送二袁之首于我。”众人听言皆不肯信。
辽东太守公孙康见袁尚、袁熙带着几千人来投，便找部下商议，公孙恭道“袁绍活着的时候就常有吞并辽东之心，如今袁熙，袁尚兵败将亡，无处依栖才来此相投，我恐这二人有鸠夺鹊巢之意。如果我们收下他们，他日必为其所害，不如把他们骗入城中杀之，然后把他们首级献与曹公，曹公收到后必然厚待我们。”公孙康听其计，杀了二袁，又把首级送于曹操，这一日，有人来报辽东公孙康派人送来了袁尚和袁熙的头颅，众人皆惊，曹操大笑道“果然不出郭嘉之料！”曹操重赏来使，又封公孙康为襄平侯、左将军。众人忙问“为何不出郭嘉所料。”曹操拿出郭嘉书信，众人皆服。