建安九年（204年）正月，曹操为进攻袁尚盘踞的邺城，命令军士修通白沟，以便打通粮道。白沟为一小河，在今河南浚县西，发源处靠近淇水，向东北流下去就连接上清河。曹操使人作堰截淇水入白沟加大水量，并疏通白沟，使其能通航运粮。白沟修成后，接通淇水和清河，成为黄河以北地区的水运干道。
二月，曹操乘冀州牧袁尚出兵攻打袁谭之机，亲率大军直指邺城，起土山、挖地道、向邺城发动猛攻。这时，袁尚的谋士审配镇守邺城，见曹军来攻，指挥将士固守待援。四月，曹操见邺城一时难以攻下，留曹洪继续攻城，自己率兵攻下毛城，切断从并州向邺城运送粮食的通道。五月，曹操又命士兵在邺城城外挖掘濠堑，周围四十里，深、宽各二丈，引漳水灌城。邺城城中乏粮，饿死者过半，形势极为危急，审配指挥将士竭力防守。七月，袁尚听说邺城危险，亲率兵万余人回救，在距离邺城十七里之处，靠近滏水扎营，点火通知城中。审配见袁尚救兵来到，点火相应，出兵城外，欲以袁尚里应外合，冲出重围。曹操派兵迎头截击，将审配赶回城中，又挥军击败袁尚。袁尚恐惧，遣使求降，曹操不许。袁尚退兵，曹操随后追击。袁尚部将马延、张凯等临阵投降曹操，军队溃散，袁尚见大势已去，逃奔中山郡。曹操大获全胜，尽得袁尚辎重、印绶、节钺等物。于是让人拿着袁尚印绶给城内的人看，城内守军顿时崩溃。八月，审配之侄审荣开城门迎纳曹军，曹操遂占领邺城。至此，曹操平定冀州。九月，曹操自任冀州牧，冀州从此成为曹操的政治中心。
建安九年（204年）十二月，曹操以背约为名，向袁谭发动进攻。袁谭退至南皮，曹操进军平原，收复袁谭所占据的属县。次年正月，曹操进军南皮，袁谭出战，曹军士卒死伤累累，曹操意欲暂缓进攻。议郎曹纯劝曹操说，大军深入，难以持久，必须有进无退。于是曹操亲自擂鼓，指挥将士冲击，于是大败袁谭，攻占南皮。袁谭出逃，被曹军追兵杀死。至此，袁氏势力基本被肃清。
这时候，曹操手下的重要谋士许攸被杀了。许攸的事情还要从官渡之战说起，那时候许攸还是袁绍的重要谋士。
建安五年（200年），袁绍和曹操开始交战，许攸献计说：“曹操兵少，而集中全力来抵抗我军，许都由剩下的人守卫，防备一定空虚，如果派一支队伍轻装前进，连夜奔袭，可以攻陷许都。占领许都后，就奉迎天子以讨伐曹操，必能捉住曹操。假如他未立刻溃散，也能使他首尾不能兼顾，疲于奔命，一定可将他击败。”袁绍不同意，说：“我一定要先捉住曹操。”而正在这时，许攸家里有人犯法，留守邺城的审配将他们逮捕，许攸知道后大怒，就投奔了曹操。
