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四月，丘力居子樓班引鮮卑軻比能一萬騎往攻柳城，太祖大破之，斬樓班。烏桓王裔斷絕，遂遷其各部，建遼西三衛，編戶齊民，各施賞罰。烏桓自是歸心，為太祖前驅凡數十年。
太子辯即位，太后臨朝。大將軍何進與袁紹謀誅宦官，太后不聽。進乃召邊軍三路，募兵五路，又欲以太祖為後援，鎮壓局面，以脅太后。書至遼西，太祖見而笑之曰：「閹豎之官，古今宜有，但世主不當假之權寵，使至於此。既治其罪，當誅元惡，一獄吏足矣，何必紛紛召外將乎？欲盡誅之，事必宣露，恐吾未至而見其敗也。」未幾，十常侍果刺進於南宮嘉德殿，洛中大亂，各相攻殺，事在《後漢書》。唯公孫越引兵護進家眷至河內，保其苗裔。
太祖自塞外返，至沮陽，大宴幽州諸功臣、兩千石，兼會州牧劉虞。虞自慮柔弱，遂委州政於太祖。
七月，太祖聞董卓暴虐，擅行廢立，鴆殺太后，乃於常山會盟，誓言討之。河北諸郡守多至，公推太祖為盟主。田豐聞之往投，獻策自并州取洛陽關中，太祖喜，拜為右軍師中郎將。遂以呂范留守，程普佐之，自將兵兩萬討卓。時袁紹亦於酸棗會盟討卓，中原諸侯多從之。陶謙於徐州會盟，淮揚諸侯多從之。卓聞之恐，有遷都關中之念。
并州五原、雲中、雁門、定襄諸郡，聞太祖至，皆如撥雲見日，紛相投效。唯匈奴偽單于須卜骨都侯縱兵搶掠，遮斷道路。太祖於馬邑大破之，俘殺須卜骨都侯，驅餘部於河西。臘月，至太原，太守楊終恃晉陽堅城，欲相抗，城中名族臨陣倒戈，殺之而獻城。
朝議改元初平。正月，匈奴單于於夫羅等，囿於上黨，感太祖正位之德，率部往投，太祖仍以其統領本部。上黨太守張楊，驟失匈奴助力，遂獻其郡於太祖，南下河內。公孫越等本困於河內，乃經上黨至晉陽詣太祖。太祖見而大喜，留越守晉陽，令牽招守上黨，自整兵出河東，往討白波賊。其賊黃巾餘孽也，太祖既思速平之，又慮其避戰。河東名士衛覬獻策，當以勢相迫，逼賊來攻。太祖納之，聘其為幕屬，於高粱亭立營，多以斥候擾賊之後。
二月，賊果聚眾十萬往攻，太祖先出全軍騎兵兩萬，逆攻之，全殲賊騎可萬餘。又以高順部守營，多設壕溝鹿柴，賊自午達昏，死傷枕籍，終不能下。日暮，太祖出營，引眾匯騎兵兩萬眾親列陣於東，其軍陣嚴整，盔甲耀眼，迎夕陽奪目，宛若天神，賊軍望之悚然。太祖見賊震動，乃令全軍歡呼，既停，不鼓，直引眾向前，賊陣望旗幟動搖，未及十步，猝停，賊乃恍然驚疑，而陣型漸潰。如是再三，賊全軍震動，左右離散。賊首郭太遙而望之，知不可為，亦明太祖心意，乃自戕，並使親衛匣其首以降。太祖檢查降將，劫掠鄉里者殺之，驕橫不法者罰之，品行端方者慰之，眾心乃安。遂合其兵，臨茅津而窺河。
初，卓聞太祖將至，於是悉燒宮廟官府居家，盡徙洛陽人數百萬口於長安，步騎驅蹙，更相蹈藉，飢餓寇掠，積屍盈路。二百里內無復孑遺。及太祖至茅津，卓亦至。太祖隔河懸賞，曰殺卓者，賞千金，封列侯，留全屍者，加賞十文。卓大怒，然終無能為，遂西入關。留呂布、賈詡守桃林塞，張濟守蒲津，牛輔、李儒守陝縣。太祖自渡河，策反舊部徐榮、張遼等，殺輔、儒。
五月，太祖分婁圭、田豐、韓當等攻蒲津，自引偏師至桃林塞。圭等苦戰竟日，賴徐晃偷渡採桑，六日奔襲二百四十里，破三城，克蒲津，斬張濟。賈詡聞蒲津戰事，誘呂布往救之，自獻關於太祖，又諫當以輕兵奔襲郿鄔，先擒董卓。太祖然之，留步卒守關，自率七千騎急進，過長安而不入，五日而至郿鄔，圍之。以張遼為別部司馬，領騎兵兩千，立營五丈原，阻其援。卓部將王方自散關回救，遼夜襲其軍，殺方，送其首入鄔。
卓既被圍，關中人心遂附太祖，旬月之間，競相來投。諸將亦各破敵來援，成廉魏越等斬卓弟旻，函其首入鄔。涼州馬騰、韓遂聞旻死，遞表請降，出質子為義從，太祖納之。卓觀鄔外圍愈厚，又聞太祖送霸王斷刃入鄔，則其往昔并州時所贈也，悟終不得免，而太祖欲全其家，乃使貂蟬刺己。太祖入鄔，見而奇之，遂納之，即任夫人也。又以涼康王平與卓孫女白約為婚姻，而傳卓首於三輔。
太祖討卓畢，回軍長安，百官道迎，詔覲見漢帝。太祖乃於未央宮前鞭撻天下，數靈帝無道，閹宦禍國，公卿腐敗，世族虛偽，豪強兼併，邊將跋扈，眾皆愧，無敢抗者。太祖曰：「自今日起，鞭笞天下、撫士安民，我自為之！」。居長安數月，發《求賢令》，拜荀攸為後軍師中郎將；收董卓所鑄劣錢，改鑄新錢；度田查隱，抑制兼併；以工代賑，接濟百姓；裁汰冗員，減抑軍需。關中氣象，為之一新。蔡邕女昭姬，素慕太祖，觀新政，曰：「此真英雄也！」乃夜奔自薦，太祖納之，即蔡夫人也。
正月，朝議改元建安。有故人田楷往長安謁太祖，太祖大喜，加騎都尉，並邀住衛將軍府，同榻而眠，見孝莊皇后。楷初小心，漸松，遂闊略無上下禮，與太祖言，至於呼字。龐德為義從長，怒，請殺之，太祖不從，曰：「公直固少年故人也，鄉人舊友，同郡為吏，何至於此？」德出，與張既、京澤等言，澤曰：「當示之以威禮。」明日，太祖於明光宮大會三輔諸將、官吏，論及河北戰事。楷本無召，既虛言邀入，及入光明宮，見公卿無數，俱肅容列坐，龐德引義從軍，京澤引虎賁軍，並披掛環列宮內外，而楷之位居於邊角。楷遂大驚，乃知太祖寬宏，自後益尊事太祖謹慎。