袁军逼近曹营下寨。审配在曹营周围堆土山，命军士从上往下射箭。曹兵行走困难。刘晔画出发石车图样，曹操命连夜赶造数百辆，分布在营寨各处。袁军弓箭手放箭时，发石车一起拽动，炮石横飞，弓箭手死伤无数。审配又献计从土山后挖掘地道，想从地下奇袭。不料此计被刘晔识破，他让曹军在营寨周围挖深沟。袁军的地道挖到沟边，前功尽弃。曹军守了两个月，粮草不继。曹操想弃官渡回许昌，荀彧来信劝他等待时机，用奇计取胜，曹操就下令死守。一天，史涣出营抓到袁军侦探，说是袁军大将韩猛将运粮到军前。荀攸建议派徐晃半路拦击，切断袁军粮草，袁军自乱。曹操就派徐晃带史涣为先锋，张辽、许褚接应。当夜韩猛押送粮草数千车前往袁绍营寨时，遭到徐晃截杀，史涣杀散车夫，命军士放火焚烧粮车。袁绍看到火光，派张郃、高览救援，张辽、许褚赶到，杀散了袁军。审配提议，乌巢是屯粮重地，要派重兵把守，防止曹操劫粮。袁绍就派审配去运粮，派大将淳于琼带领四员将官、两万人马守乌巢。
曹操军粮将要用完，派人到许昌催粮。使者却被袁军捉住，送交谋士许攸。许攸曾经是曹操小时候的好朋友，从使者身上搜出了书信，见袁绍说：“曹操屯兵官渡，许昌必然空虚。我们可分一支人马偷袭许昌，许昌可拔，曹操可擒。”袁绍怀疑这是曹操的诱敌之计。许攸忙劝袁绍不要错过这个机会。正说着，审配派人送来书信，说许攸的子侄辈滥派捐税，贪污肥己，已被捕获下狱。袁绍大怒，骂许攸是收了曹操的贿赂来设计陷害他，把许攸赶了出去。许攸回到营帐，气得拔剑要抹脖子。随从夺下剑，劝他投奔曹操，许攸就深夜出逃。
曹操刚睡下，听军士来报：“南阳许攸求见。”便慌忙跳下床，赤着双脚迎出来，大笑着挽起许攸的手走入营帐，先拜下去。许攸忙说：“你是丞相，我是平民，怎么拜我？”曹操说：“你我是老朋友，我怎么敢分贵贱？”许攸说了袁绍不用他的计，反要杀他，所以来投。曹操说：“袁绍要用你的计，我就完了。”许攸问：“你军中还有多少粮草？”曹操说：“够用一年。”许攸不信，曹操又说：“够用半年。”许攸摇头，曹操改口：“还能支撑三个月。”许攸笑着说：“世上人都说曹孟德是奸雄，果然如此。”曹操只好低声说：“只够这个月用的了。”许攸说：“别瞒我，你的粮草已经用完了！”曹操大惊。许攸出示了那封被他截获的信。曹操向许攸问计，许攸说：“袁军粮草都在乌巢，守将淳于琼贪杯过度。你挑选精兵，冒充袁将蒋奇领兵护粮，把他的粮草烧了，袁军自然大败。”次日，曹操选了马步军五千，准备往乌巢劫粮。他自领中军，让张辽、许褚在前，徐晃、于禁在后，打着袁军旗号，黄昏时望乌巢进发。沮授夜观天象，见太白逆行，侵犯斗牛之分，忙求监押他的军卒让他见袁绍。袁绍喝醉酒正在熟睡，被他叫醒，沮授让他提防乌巢，以免被曹操袭击。袁绍大怒，杀了监卒，另派人监押沮授。
曹军到了乌巢，四更已尽，曹操命军士放火。淳于琼喝醉了刚睡下，便被活捉了去。这时，袁将眭元进等运粮回来，慌忙来救。曹操下令：“只许向前，待敌人来到背后，再回头作战。”众军一齐向前掩杀，等袁将赶到背后，曹操才命转身作战，杀了袁将，他又让人把淳于琼割去耳鼻，剁了手指，放回袁营报信。袁绍见乌巢方向火起，忙召文武商议。张郃要与高览去救，郭图却提议劫曹营。袁绍听了郭图的话，派张郃、高览领五千兵去劫营，派蒋奇领一万兵救乌巢。蒋奇走到半路，碰到曹军回师，被张辽一刀杀死。张郃、高览来到曹营，中了埋伏，待袁绍的援兵到来，又碰上曹操杀回，只剩张郃、高览二人逃脱。淳于琼回营，被气愤的袁绍当即斩首。郭图抢先嫁祸于人，说：“张郃、高览早想降曹，必定损兵折将。”袁绍立即派人召张、高问罪。郭图又暗暗通知张、高：“主公要杀你们。”等袁绍派去的人赶到，高览拔剑杀死来使，与张郃一同投降了曹操。曹操封张郃为偏将军、都亭侯，高览为偏将军、东莱侯。袁军人心惶惶，无心再战。当晚，曹操依许攸的计策，派张郃、高览去劫营，大获全胜。曹操又派人散布谣言称要调动人马，一路取邺郡，一路取黎阳，断袁军的退路。袁绍听信，就派袁尚领五万人马救邺郡，辛明领兵五万救黎阳。曹操见袁绍人马混乱，兵分八路，冲杀过来。袁军溃不成军。袁绍还没来得及披甲，在长子袁谭的保护下，慌忙逃命，只带八百余人渡过黄河。曹操把夺来的金银锦缎分赏给将士，又找到一捆书信，都是他的部下与袁绍暗中勾结的罪证。有人建议查对姓名，统统杀掉，曹操说：“那时袁绍强大，连我都不能自保，何况别人？”遂命人把书信烧掉，不再追查。
沮授因被监禁，当了俘虏。曹操劝他投降，他宁死不降。曹操把他留在军中，他却盗马逃跑。曹操一怒之下把他抓回来杀了，可事后又懊悔不迭，于是命人把沮授厚葬在黄河渡口。曹操率大军乘胜追击。袁绍逃到黎阳北岸，大将蒋义渠出寨迎接。逃散各处的溃兵听说袁绍来到这里，又聚拢来，组成大军，打算跟着袁绍回冀州。夜间宿营，各帐都有哭声。袁绍前往偷听，有的在哭兄弟，有的在哭儿子，士兵们都在说：“主公若听了田丰的话，我们怎么能受这种祸殃？”袁绍后悔不迭。次日，正行间，逢纪来迎，说：“田丰听说主公兵败，幸灾乐祸地鼓掌大笑。”袁绍非常愤怒，就派使者持他的剑去杀田丰。狱吏来见田丰，说：“袁将军大败而回，必定会重用你。”田丰笑道：“袁将军要打了胜仗，一高兴还会赦免我，他打了败仗，必定会杀我。”话音刚落，使者捧袁绍宝剑来到。狱吏泪流满面，田丰从容自刎。
袁绍回到冀州，心烦意乱。后妻刘氏劝他立世子。袁绍有三个儿子：长子袁谭，字显思，守青州；次子袁熙，字显奕，守幽州；三子袁尚，字显甫，是刘氏所生，最讨袁绍喜欢，就留在了身边。袁绍召集审配、逢纪、辛评、郭图商议。审配、逢纪一向辅佐袁尚，辛评、郭图一向辅佐袁谭，四人各执一词，争论不休。正争着，军士来报：袁熙领兵六万、袁谭领兵五万、外甥高干领兵五万来到城外。袁绍大喜，再次整顿人马，来战曹操。曹操的大军陈列在黄河岸上，当地百姓前来慰问。曹操命人取出金银重赏百姓，还传下命令：凡杀百姓鸡犬者，与杀人同罪。于是，军心震慑，民心安定。曹操听说袁军三十万已到仓亭下寨，就领兵前行。次日，两军对垒，袁尚先出马，史涣出阵迎敌。二人战不三回合，袁尚回马就走，翻身一箭，射中史涣左眼，史涣落马而死。曹操回寨，程昱献十面埋伏之计。曹操就依计派十员大将各领人马十面埋伏。半夜，曹操命许褚领兵去劫袁寨。袁绍五寨人马一齐杀出，许褚回身就走。袁军追到黄河岸边，曹操才让军士转身厮杀。袁军大乱，慌忙后撤，先后遭曹军几次冲杀。袁军冲出重围，人马已损失殆尽，袁熙、高干被射伤，袁绍父子抱头痛哭。正哭着，袁绍昏倒，众人救醒，吐血不止，袁绍让他们各回本州，整顿人马，与曹贼再决雌雄！