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初，袁紹以討卓事，自表為車騎將軍，立盟於酸棗，多合中原諸侯。紹外寬而內忌，不務西討而專意兼併。期年之間，死鮑信，迫劉岱，逐孔融，囚張邈、張超，殺橋瑁、臧洪，併吞其土地部屬，遂至坐大。於是逐冀州牧韓馥，破渤海太守公孫瓚，收沮授、辛評、辛毗、荀諶、郭圖、于禁、張郃等文武之屬，有意於河北。朝廷下詔，斥其為國賊。紹聞詔，曾不稍改，又圍審配、關羽於邯鄲。太祖怒，遂將軍自并州返河北討之。紹軍圍邯鄲，急切不能下，而羽背城立寨，每出必有斬獲，殺傷甚重，紹軍士氣少沮。紹乃留兩萬軍困邯鄲，餘部至梁期休整。
八月，太祖自率白馬義從二千騎先行，至井陘，有紫山賊張燕者阻道，賊眾可兩萬餘。太祖乃發郡卒三千，合眾五千往攻之。及渡河立營，夜間哨騎回，言張燕大營炊煙不斷，屢屢見於月下，太祖遂知賊欲行淮陰分兵潛襲之故策。及召諸軍師相對，事倉促，眾士皆不知所為，太祖乃笑，自稱有策，明日即知，左右忐忑而走。翌日，太祖大會全軍，自毀營寨，斷浮橋，號曰破釜沉舟，發全軍向前，及谷中相逢，張燕半分其兵，只余萬軍，又皆雜眾，遂一戰而沒。燕自剄，餘眾皆降。太祖示以燕寨中布置，眾始悟，乃盛讚曰：「明公之策，實以項王之故策，臨淮陰侯之舊智也。」太祖復笑，對曰：「君等大謬，張燕分兵，其實孤注一擲，故名為淮陰故策，實為項王舊計；吾棄營向前，破釜沉舟，其實乃知敵方略，攻其弱也，故名為項王舊計，實為淮陰故策。且夫，韓信焉能負項羽？」
月末，太祖至真定，令幽州精騎往集。察邯鄲甚固，遂不急往救，以聚兵務多。
九月，紹聞太祖東來，重起兵三十萬，急圍邯鄲。凡六日，邯鄲危急，張飛率五百騎往援，陣斬紹部將呂曠。許攸聞飛部皆騎兵，知太祖已至，力諫紹退兵守鄴城。太祖俟紹軍大部至梁期，發騎兵兩萬襲其後軍陳宮部。紹全軍騎兵可八千餘，奮力死戰斷後，傷亡殆盡。宮部賴以得脫。太祖遂收兵，與紹約以三日後列陣決戰。
是日，紹軍列陣，置騎兵殘部於陣前，欲誘太祖陷之。太祖不為所動，反以身為餌，誘紹軍前突，俟其陣散，以白馬義從為鋒，萬騎突陣，一擊而破之。紹軍大潰，長史陳宮以下，戰歿者無算。紹與沮授、許攸、郭圖等，棄車夜逃，路遇魏越，攸以養寇之語說越放歸。越回營，飲酒至醉，有怨懟之語。明日，太祖知越言行，大聚眾將，錦殺之。
紹既歸，猶強自振作，命逢紀為總幕府，辛評治城防，欲誘太祖攻城，做困獸之鬥。太祖聞而哂之，視梁期如敝履。令關羽、徐晃、張遼等引精兵三萬，攻武安，奪朝歌，取黎陽，斷紹南路。審配引弱卒一萬，渡漳水，駐廣宗，誘紹來攻。自將主力與紹對峙。紹久候太祖不至，乃退守鄴城，聞關羽已下黎陽，大懼，納郭圖、辛評之策，拜沮授總幕府，守鄴城。自率主力攻廣宗，欲逃平原。然八萬軍勢，圍廣宗十餘日不能下，氣益沮。
建安二年正月，太祖自將六萬軍往攻紹，羽亦率兩萬軍往助。紹聞太祖來，棄廣宗東走，太祖急追之。許攸獻計於清河畔界橋設伏，太祖正攖其鋒，抱太宗仁皇帝安坐高台，觀高順伏盾重挫紹軍，殺逢紀。紹軍遂大潰，諸部各自遠竄，多有降者。
太祖既覆紹軍，分幽、冀、司、並、青五州為幽、平、冀、營、青、雍、司、並、陝九州，以公孫越、公孫范、程普、關羽等為牧。遂委戰事於呂范，審配、婁圭、韓當副之。自攜太宗仁皇帝北返巡視春耕。
紹自清河、平原東逃，二月，至黃河口蓼城。見朱靈、太史慈率遼東船隊渡海而至，圍蓼城甚嚴，心力交瘁，死於城上。攸等皆降。沮授聞紹死，自殺，紹子譚奉鄴城降。
三月，太祖至高陽，書召張郃來降，遣其收公孫瓚部，拜瓚為衛尉，走之長安。五月，入濟南，以界橋事不得已殺許攸一人，余者皆赦死，發陝州徒刑三載，青州人心遂安。俄而，復舉高密鄭玄為太常，建大學，行科考，建三長制，又開幽州民屯為戶，並均田與之，復設屯田於冀、營、青、陝四州，攤口算于田賦，世稱救民塗炭，海內稱善。
三年，中原紛亂，堅、操、備、表、術、布等，縱橫交攻，民不聊生。太祖在河北，興業殖產，移屯民為編戶，民多樂之。秋，以公孫越、公孫范兩路出塞，會獵鮮卑於陰山，俘兩萬餘落，斬首萬餘，軻比能遠竄漠北，從此漠南無單于庭。
四年，於鄴城漳水畔築銅雀台。
五年七月，漢帝束髮，太祖自鄴城往賀，既至長安，群醜震怖，王允聯諸逆相約謀太祖，重申舊誓。未幾，與會者八人，出首者四也。公卿請為大將軍，不應。將復請，外戚城門校尉董承、左中郎將伏完、右中郎將王斌憂之，相約為亂，起兵攻武庫不得，事敗見誅。左右復請殺王氏二子，併入宮處置董、伏二貴人。太祖喟然對曰：「吾負漢室行數載至此，雖得善始，不能善終，已多愧矣，焉能為區區意不平復違臣節？」左右雖應之，多不值也。太祖赦王允，留公孫瓚守長安，自將軍征蜀。至陳倉，以益州牧劉焉長子范為使，勸降其父；以成都趙謙為司徒，招撫益州各郡長吏；以騎都尉趙云為先鋒，出散關，扼武都道；以鎮西將軍公孫越為後軍，同雍州牧鍾繇轉運糧草。未幾，使者未歸、後軍未至，糧草未齊，有涼州西四郡屬官武威龐淯至，俱言西域之散亂，西部鮮卑之騷擾，四郡士民之悲苦，彼言辭懇切，椎心泣血，席中多有落淚者。太祖感其忠，嘆其誠，遂斫案立誓，易兵向西。韓遂、馬騰，聞之喪膽。騰子超為義從隊率，跪請於騰，固勸之，乃降，拜為執金吾。遂欲西竄，未行，聞趙雲已鑿穿武山，立營於狄道，斷其通路，遂無奈東向請降。太祖拜其為平西將軍，領西域都護，駐它乾城，維護絲路商道。加雲冠軍將軍，贈秩。