操日益壮大，袁绍终于坐不住了。在灭杀了公孙瓒之后，势力大增，如果不出意外，灭掉曹操指日可待。于是，袁绍便用对付董卓的办法对付曹操，他发动勤王军事行动。但是此刻各方诸侯心中都有自己的小算盘，都不愿意助袁绍灭了曹操，因为那样一来，天下为数不多可以与袁绍争雄的曹操就会灭亡，群雄就会被袁绍以秋风扫落叶之势屠尽。只有刘备率领为数不多的兵士前来相投。
其实在此之前，刘备曾想前往许昌晋见献帝，刘备素以汉室后人自居，亦以锄强扶汉为己任，此番曹操将献帝拘役，自己只能帮助袁绍灭了曹操，才能够解救献帝。刘协迁都许县后四年，即建安五年(公元200年)，曹操和袁绍在官渡(河南中牟东北古鸿沟渡口)决战。当时曹操和袁绍在军力上悬殊巨大，袁绍具有绝对优势。兼且曹操劳师远征，粮草军械严重不足，当此之时，曹操谋士司马荀彧极力劝解曹操破釜沉舟，不要撤兵。恰逢袁绍之谋士许攸进言灭曹，袁绍却由于其子病重而耽误军事，许攸大骂其为庸主，被袁绍贬谪，心中郁闷难当，便来投曹操这儿时玩伴，并献计烧毁袁绍军粮重地乌巢。败讯传来，袁绍军队大乱方寸，随即大败。大将张郃、高览等人率部投降曹操。袁绍弃军逃回黄河以北。曹军大获全胜，斩首七万余级，尽获袁军辎重图书珍宝。曹操清点袁绍书信，得到自己部下勾结袁绍的信，尽烧之，说：“当绍之强，孤犹不能自保，而况众人乎！”曹操趁势进兵，终于在建安九年(公元204年)占领了冀州，成为天下第一诸侯。但是袁绍的势力并没有彻底肃清。袁绍之子袁尚、袁熙皆逃奔三郡乌桓。建安十二年(公元207年)，曹操为了肃清袁氏残余势力，也为了彻底解决三郡乌桓入塞为害问题，决定远征乌桓。最后彻底击溃乌桓。
自此，曹操基本肃清了北方，天下十三州他已经居其半。本欲就此一统天下，成就功名大业，可惜时局不明，军事上的严重错误，导致赤壁之战的大败。
此间的献帝刘协也加紧了活动的步伐，力图摆脱曹操的控制。袁绍败军之前，曹操将刘关张三人引到自己的都城许昌，天子见有机可循，直接称呼刘备为皇叔，并为其封侯。以求培植忠于自己的势力。并且在暗中用衣带写下血诏，号令天下诸侯勤王讨贼。刘备在与曹操煮酒论英雄之后，便知道曹操必定不会容自己存活于世，此番正好名正言顺地为天子讨逆。哪知事情败露，献帝妃子东贵人之父董承等人都被曹操诛杀，怀孕的董贵人也被绞杀。伏皇后畏惧曹操，于是写信给她的父亲伏完，尽数曹