袁绍又收罗了汝南地区的黄巾刘辟部，让刘备与之配合，率军抄掠许都西侧的颍川和南部的汝南，在曹军背后开辟战场。刘备刚至，即被严阵以待的议郎督骑、曹操的堂弟曹仁击溃。刘备回袁绍大营，看看形势不妙，提出请求：让他南下劝说刘表袭击曹军。袁绍答应了，并让他经过汝南，与黄巾统帅龚都联络。刘备到达汝南，与龚都合兵数千，袭杀曹军将领蔡杨，展开了游击战。不久，袁绍又派出部将韩荀抄断许都西侧道路，又被曹仁打得大败。袁绍侵扰曹军后方的战略企图未能得逞。

七月，袁绍大军南进阳武，与官渡隔汴水相望。八月，袁军又向前逼近，依沙丘屯下大营，东西长达几十里，气势雄壮。

曹操也将大营扎在沙丘地带，与袁绍相拒。

九月一日庚午，两军阵前天昏地暗，发生了日全食。双方士兵的心理都异常紧张。

当日光射出刺眼的光芒，曹操麾动大军杀向袁绍的大营。损失一批士兵之后，曹操只得退守营寨，坚壁不出。于是轮到袁绍来打他了。袁绍在曹军的营外堆了土山，构筑了木楼，在上面把箭矢像下雨一样地射向曹营，打得曹军顶着盾牌趴在地上。曹操下令用抛石机击折袁军的木楼。袁绍天上不行，又来地下，夜里挖地道攻击曹营。曹操命工兵在营前开了一条又宽又深的横沟，袁绍的地道断了头。打了半个月，曹操的军粮紧张了起来，士卒疲惫不堪，甚至有些百姓也叛归袁绍。曹操一见到运粮的军士，就抚着他们的背说：“劳驾诸位，再辛苦十五天，看我为你们破了袁绍，就不再劳累诸位了。”过了些时，曹操也吃不消了，写信给他的总参谋长荀彧，提出退守许都。荀彧回信说成败在此一举，主公你可不能让我们难堪。曹操只得硬起头皮，去堵那像蚂蚁一般多的袁军。

十月的一天，曹操的机会终于来了。

晚上，军士来报，说袁绍的谋士许攸来降，曹操一跃而起，不穿外衣，光着脚出来，拍着巴掌大笑着说：“子卿远来，我的大事成了！”许攸字子远，曹操一时不知用什么爱称叫他，干脆叫起子卿来了。

许攸来降，是因为与袁绍为了曹操的事闹翻了。他建议袁绍趁曹操全力拒敌、无法分兵之际，派出精锐，奇袭许都。袁绍说：“我只要曹操，不要天子。”这时，邺城家中又传来了坏消息，说族中有人犯法，被审配收系。许攸一气之下，夜奔曹营。

许攸和曹操、袁绍都是少年时的朋友，他个性又傲慢，所以也不和曹操客气，开门见山地问曹操：“你的军中还有多少粮食？”

曹操说：“尚可支撑一年。”

“不对，重说！”

“半年。”

“足下小名阿瞒，果然狡诈如初，如不想破袁氏，就不必再说了。”

曹操这才打消疑虑，有些尴尬地说：“刚才说的是笑话，其实只够一个月了。子卿有何妙计？”

许攸慢吞吞地说：“袁氏的万辆粮车，已将军粮运至乌巢，距其营北四十里，大将淳于琼守之，防备不严。如以轻兵袭击，烧其粮草，不出三日，袁氏必败！”

曹操大喜，留曹洪、荀攸守营，亲率步骑五千，打起袁军旗帜，人衔枚，马缚口，携带柴草，在一个夜里从小路进袭乌巢。路上还遇到袁军的巡逻队，问他们干什么，曹军答道：“袁公怕曹军抄掠后方，特派我们增援防守。”

不一会儿，乌巢的火光照彻天空，淳于琼的大营乱成一团，无法作战。天亮之后，淳于琼看曹操就带了五千人，而自己手下有一万多，便将兵士列于营外进攻曹操，被曹操打得退入营寨，曹操麾军攻之。

这边的袁绍不但不急，反而也以为机会来了，他对袁谭说：“曹操打淳于琼，我就拔了他的大营，让他无路可归！”他下令张郃、高览速攻曹营。张郃说：“不可，曹操率精兵袭击，必能攻破淳于琼。淳于琼一败，我等大势已去。不如先救乌巢。”这时，郭图却坚持打曹营。张郃恨恨地说：“曹操如此做，一定会先让大本营防守坚固，如果攻之不拔，淳于琼再败走，我等全部要做俘虏！”

正在攻打淳于琼的曹操，听士兵报告袁绍的骑兵已经接近，气得他大声呵叱：“贼兵到我背后再报告！”他不顾一切地猛攻淳于琼。

当袁绍的骑兵到了面前时，鸟巢的粮草已经烧光，曹操让兵士将淳于琼的人头和袁军士兵的鼻子、牛马的唇舌扔向敌军。袁军大惧而归。郭图眼见交待不了，对袁绍汇报说：“张郃那边太慢，以致兵败。”

正在攻打曹操大营的张郃得知之后，一怒之下，与高览烧了战车向曹洪投降。曹洪不敢相信这一切，迟疑不决，怕是有诈。荀攸果断地让人开了营门。