建安八年春季三月，曹操攻打袁譚的外城，袁軍這才出來交戰，曹操攻擊袁軍，把他們打得大敗。袁譚、袁尚只能連夜逃走。
夏季四月，曹操的軍隊進駐鄴城。五月，軍隊回到許縣，留下賈信駐守黎陽。
已酉日，曹操下令說：“《司馬法》有‘將軍因為退卻而被處死’的說法，所以趙括的母親請求不要因趙括的戰敗而受牽連。這是由於古代將領在外面打了敗仗，自已的家人就要在國內被治罪。自從我委派將領出徵以來，只獎賞有功的而不懲罰有罪的，這不符合國家的典章。現在命令各位將領出徵時，作戰失敗的要依法治罪，作戰不利的免去官職與爵位。”
秋季七月，曹操下令說：“戰亂以來，已經十五年了，年輕人沒有見到仁義禮讓的風氣，為此我十分擔憂。現在命令各郡國提倡文化教育,滿五百戶人口的縣要設定學校和學官，挑選當地的優秀人才來教育年輕人，這樣大概古代聖王的治國之道才不會荒廢，並且有益於天下。”
八月，曹操征討劉表，駐紮在西平。曹操離開鄴城向南進發時，袁譚、袁尚內訌爭奪冀州，袁譚被袁尚打敗，逃到平原駐守。袁尚加緊攻打他，袁譚派辛毗前來投降於曹操並請求支援。眾將領都懷疑袁譚，只有苟攸勸說曹操答應，於是曹操便領兵回去。
冬季十月，曹操到達黎陽，讓兒子曹整與袁譚家聯姻。袁尚聽說曹操北上，就停止對平原的進攻，回到鄴城。東平人呂曠、呂翔背叛了袁尚，駐紮在陽平，率領部下投降於曹操，被封為列侯。
建安九年春季正月，曹操渡過黃河，堵住了淇水，讓河水流入白溝，來打通運糧的道路。
二月，袁尚又去攻打袁譚，留下蘇由、審配守衛鄴城。曹操進軍至洹水，蘇由投降了。抵達之後，曹操發兵攻打鄴城，修築了土山、地道。武安縣令尹楷駐紮在毛城，保證上黨的糧道暢通。
夏季四月，曹操留下曹洪攻打鄴城，自已率領士兵攻打尹楷，把他打垮以後才回來。袁尚的部將沮鵠守衛邯鄲，曹操又攻克了邯鄲。易陽縣令韓範、涉縣令梁岐獻出本縣投降，被賜予關內侯的爵位。
五月，曹操拆毀了土山、地道，修建了圍城的深溝，掘開漳水堤壩灌城，城內超過一半的人餓死。
秋季七月，袁尚回來援救鄴城，眾將領都認為“這是迴歸大本營的軍隊，他們為保家而戰，不如避開他們”。曹操說：“袁尚從大路回來，我們應當避開他們；如果他沿著西山過來，這就要被我們擒獲了。”袁尚果然沿著西山回來，到滏水邊紮營。袁尚在夜裡派兵侵擾曹操的包圍圈，曹操迎擊，打退了他們，最後包圍了袁尚的營壘。
還沒有合圍時，袁尚就害怕了，派遣前豫州刺史陰夔和陳琳前來請求投降，曹操不答應，對袁尚的圍攻更加猛烈。袁尚在夜裡逃跑，退保祁山，曹操立即追擊。袁尚的部將馬延、張等人臨陣投降，部眾大潰敗，袁尚逃往中山。曹操獲得了袁尚的全部輜重，得到了袁尚的印璽、符節、斧鉞，讓袁尚投降的部下拿給他們的家人看，城內人一看瞬間絕望，人心渙散。
八月，審配的侄子審榮夜裡開啟他守衛的鄴城東門放進曹操軍隊。審配迎戰，戰敗。曹操活捉了審配，審配寧死不降，曹操只得將其斬首。
鄴城平定後曹操到袁紹的墓前祭祀，痛哭流涕，慰問了袁紹的妻子，把袁紹家裡人的財物還給他們，還賜給他們雜色布帛與絲絮，由官府倉庫供給他們糧食。
當初，袁紹與曹操共同起兵。袁紹問曹操說：“如果大事沒有成功,那麼哪個地區可以佔據？”曹操反問：“您的想法是怎樣的？”袁紹說:“我在南面依據黃河，北面有燕、代地區的險阻，再加上戎狄的部眾，向南來爭奪天下，差不多可以成功吧？”曹操也沒遮掩：“我任用天下的才智與勇力之士，以道義去指揮他們，沒有辦不到的事。”
九月，曹操下令說：“河北人民蒙受了袁氏帶來的災難，他們不用交納今年的租賦。”制定加重懲罰豪強兼併土地的法律，百姓們很高興。皇帝任命曹操為冀州牧，曹操讓出了兗州牧的職務。
曹操圍攻鄴城的時候,袁譚奪取了甘陵、安平、渤海、河間等地。袁尚被打敗後，退回中山。袁譚去攻打他，袁尚又逃到故安，袁譚就吞併了袁尚的軍隊。曹操給袁譚寫信，責備他違反了哲約，和他斷絕婚約，把袁譚的女兒送了回去，然後進兵攻打袁譚。袁譚這時知道害怕了，從平原退守南皮。十二月，曹操進入平原，平定周邊各縣。
建安十年春季正月，曹操攻打袁譚，打敗了他，將他斬首，並殺死了他的妻子兒女，冀州從而平定。
曹操下令說：“那些與袁氏一起作惡的人,給他們一個改過自新的機會。”曹操又命令百姓不可以私自復仇，禁止厚葬的風氣，全都用法律統一治理。這月，袁熙的大將焦觸、張南等人叛變並攻打袁熙、袁尚，袁熙、袁尚兄弟二人逃到三郡烏丸人那裡。
焦觸等人獻出所在的縣城投降，被封為列候。最初征討袁譚時，有些被徵用鑿冰的百姓逃跑了，曹操命令不許接受這些人投降。不久，有個逃亡的平民到軍營門口來自首。曹操說：“接受你投降，就是違反命令。殺了你就等於懲罰自首的人。你回去藏到深山裡，不要讓官吏們捉到。”這個平民哭著離開了,最終還是被官府捕獲。
夏季四月，黑山黃巾賊張燕率領他的部眾十幾萬人投降，被封為列侯。故安人趙犢、霍奴等人殺死了幽州刺史和涿郡太守。三郡烏丸人在紛平攻打鮮于輔。
秋季八月，曹操征討他們，將趙犢等人斬首，於是渡河去援救獷平，烏丸人逃到塞外。
九月，曹操下令說：“結黨營私，是古代聖賢所痛恨的。我聽說冀州地方的風俗，父親與兒子各自與人結成一幫，相互詆譭，自我吹捧。過去直不疑沒有兄長，世人卻說他與嫂子私通；第五伯魚三次迎娶孤女，人們卻說他毆打岳父；王鳳獨霸大權，谷永卻把他比喻成申伯；王商忠誠地為朝廷謀劃，張匡卻說他是旁門左道。這些全都是顛倒黑白，欺騙上天與君主的做法。我想要端正社會風氣和習俗，這四種弊端不消除，我將以此為恥辱。”
冬季十月，曹操回到鄴城。
當初，袁紹讓外甥高斡做幷州牧，曹操奪取鄴城，高幹投降，就讓他做了刺史。高幹聽說曹操去討伐烏丸，趁機在幷州叛亂，抓住了上黨太守，發兵守住壺關口，曹操派出樂進、李典去攻打他。高斡被迫退防壺關城。
建安十一年春季正月，曹操討伐高斡。高斡聽說後，便留下他的偏將守城，自已逃到匈奴，向單于求救，單于沒有答應。曹操包圍壺關三個月，最終將其攻克。高斡又逃向荊州，上洛都尉王琰抓住他，並將他斬首。
