曹操通过迎接处于困境中的汉献帝迁都许昌，掌握了“挟天子以令诸侯”的政治主动权，势力得以迅猛扩张，这便与当时雄踞北方、实力最为强大的军阀袁绍产生了根本性的利益冲突，双方决战已不可避免。

公元200年初春，袁绍调集麾下十万精锐之师，浩浩荡荡地向南进军，意图一举剿灭曹操集团。曹操方面则仅率领约两万兵马北上迎敌。两军主力在官渡（位于许昌以北）地区摆开阵势，对峙长达数月之久，期间大小战斗不断，互有胜负。进入同年秋季，袁绍军队的大批粮草辎重被运往前线，由大将淳于琼统领一万人马负责护送与守卫，这些粮草最终被囤积在距离袁绍主营四十里之外的乌巢（今河南省延津县东南方向）。

就在这个关键时刻，袁绍帐下的谋士许攸提出了一个颇具战略眼光的计策：可以趁曹操主力被牢牢牵制在官渡前线之际，分派一支机动部队绕过正面战场，出其不意地偷袭曹操的大本营许都，以此迫使曹操首尾难以兼顾，陷入被动。这无疑是一条能够打破僵局的高明计谋。然而，由于许攸早年曾与曹操有过交情，袁绍因此心生猜忌，怀疑许攸私通曹操，意图陷害自己，故而断然拒绝采纳这条建议。许攸感到极度失望与寒心，一气之下，竟连夜离开袁营，转而投奔了对面曹操的阵营。

许攸抵达曹营后，立刻向曹操献上了一条关乎全局胜负的妙计。他分析指出：“袁军的命脉现在全系于乌巢的粮草。如果您能立即派遣一支精锐部队，伪装成袁军，趁夜奔袭乌巢，一举焚毁其全部粮草储备，那么袁绍的十万大军必将不战自溃。”曹操听闻此计，大喜过望，当即做出了部署。他命令曹洪等将领严密守卫官渡大营，自己则亲自挑选了五千名精锐士卒，所有人马都换上袁军的旗帜标识，士卒口中衔着木棍以防止出声，马匹也被绑住嘴巴，每个士兵还背负一捆干柴，在夜色的掩护下，悄无声息地向乌巢疾行。

黎明前最黑暗的时刻，曹军如神兵天降般抵达乌巢，随即四处纵火。刹那间，袁军的粮囤陷入一片火海，浓烟滚滚。彼时袁军守卫多数尚在睡梦之中，主将淳于琼更是酒醉未醒，仓促间勉强上马迎战，很快就被曹操麾下猛将乐进一刀斩落马下。袁军士卒见此情景，顿时魂飞魄散，纷纷丢盔弃甲，四散逃命。

乌巢方向冲天的火光映红了夜空，袁绍在自己的大营中望见，却做出了一个致命的误判。他认为曹操必定是倾巢而出前往乌巢，那么曹军大本营必然空虚。于是，他急令大将张郃、高览率领重兵前去袭击曹军官渡大营。然而，张郃、高览的部队遭到了曹洪、夏侯渊等人的顽强抵抗，久攻不下。而曹操在焚毁乌巢粮草后，已迅速率军回师，与守军里应外合，对来袭的袁军形成了夹击之势。张郃与高览见大势已去，进攻无望，退路堪忧，索性带领部下投降了曹操。

经此乌巢劫粮与张郃、高览叛降两重打击，袁绍军队不仅失去了足智多谋的许攸和两员骁勇的大将，更丧失了维系全军生命的粮草，顿时军心涣散，士气跌入谷底。曹操采纳许攸的进一步建议，于当天深夜三更时分，兵分三路，主动向袁绍的主营发动了总攻。双方激烈混战直至天明，袁绍部队损兵折将，伤亡惨重，兵力已折损超过一半。

紧接着，曹操又派出机动部队，成功截断了袁绍大军的后方退路。得知后路被断的消息，袁绍惊恐万状，只得舍弃大营，连夜仓皇向北撤退。曹操岂肯放过如此良机，亲率大军乘胜追击，直扑袁军溃败的阵营。在一片混乱之中，袁绍甚至连铠甲都来不及穿戴，仅与儿子袁谭一起，带着八百余名亲兵残部，狼狈不堪地逃回了黄河以北的根据地。

官渡一役，使得袁绍集团赖以争霸天下的主力部队几乎损失殆尽。两年后，袁绍在无尽的忧愤与病痛中郁郁而终。他去世后，几个儿子袁谭、袁尚等人为争夺继承权而内斗不休，相互攻伐，这给了曹操可乘之机，被其从容地逐个击破。到了公元205年，曹操又挥师北征，平定了乌桓，兵锋直指辽东，最终彻底扫清了袁绍家族的所有残余势力，完成了中国北方的完全统一。