相持
袁军初战失利,但兵力、粮草、军货、财力仍然占据明显的优势。
后来,曹操回到官渡,沮授向袁绍说:“河北兵虽然人多势众但勇猛不如河南兵,河南的粮草、军货、财力都不如河北;河南利于速战速决,河北利于缓慢战斗。所以,我们营让两军缓慢相持,拖长战事。”沮授建议以持久缓进的战术来消耗曹军,但袁绍又不听从。
七月,进军阳武(今河南中牟北),准备南下进攻许都。八月,袁军主力接近官渡,依沙堆立营,东西宽约数十里,曹操也立营与袁军对峙,曹军“合战不利”。九月,曹军再度出击,与袁军交战不利,再次退回营垒,坚守。
袁绍构筑楼橹,堆土如山,用箭俯射曹营。曹军制作了一种抛石装置叫作霹雳车,发石击毁了袁军所筑的楼橹。袁军又掘地道进攻,曹军也在营内掘长堑相抵抗,粉碎了袁军的计策。双方相持三个月,曹操处境困难,前方兵少粮缺,士卒疲乏,后方也不稳固,曹操几乎失去坚守的信心,一日见运粮士兵疲于奔命,于心不忍,不禁脱口而出,“却十五日为汝破绍,不复劳汝矣!”曹操写信给荀彧,商议要退守许都,荀彧回信说:“袁绍将主力集结于官渡,想要与公决胜负。公以至弱当至强,若不能制,必为所乘,这是决定天下大势的关键所在。当年楚、汉在荥阳、成皋之间,刘邦、项羽没有人肯先退一步,以为先退则势屈。现在公以一当十,扼守要冲而使袁绍不能前进,已经半年了。情势已然明朗,绝无回旋的余地,不久就会发生重大的转变。这正是出奇制胜的时机,千万不可坐失。”于是曹操决心继续坚守待机,同时加强防守,命负责后勤补给的典农中郎将任峻采取十路纵队为一部,缩短运输队的前后距离,并用复阵(两列阵),加强护卫,防止袁军袭击;另一方面积极寻求和捕捉战机,击败袁军,不久派徐晃、史涣截击、烧毁袁军数千辆粮车,增加了袁军的补给困难。
官渡之战
期间,汝南郡黄巾军刘辟叛变,袁绍使刘备前往相助,又派韩荀钞断曹军西道,皆被曹仁击破。江东孙策意欲偷袭许都,却被刺客暗杀。
奇袭
十月,曹操在与袁绍相持日久,百姓疲乏,多叛应袁绍,曹军缺乏粮食。袁绍又派车运粮,并令淳于琼率兵万人护送。沮授建议“另外派遣蒋奇率领支援军队行进在运粮军队的外表,以断绝曹军的抄掠”,但袁绍又不从。
淳于琼率领着没有外表援军的运粮军队夜宿于乌巢(今河南延津东南),距离袁军大营仅剩四十里的路程。恰在这时,袁绍谋士许攸投奔曹操,建议曹操轻兵奇袭乌巢,烧其辎重。曹操立即付诸实行,留曹洪、荀攸守营垒,亲自率领步骑五千,冒用袁军旗号,人衔枚马缚口,各带柴草一束,利用暗夜走小路偷袭乌巢。到达后立即围攻放火。袁绍获知曹操袭击乌巢后,一方面派轻骑救援,另一方面命令宁国中郎将张郃、大将高览率重兵猛攻曹军大营。可曹营坚固,攻打不下。当曹军急攻乌巢淳于琼营时,袁绍增援的部队已经迫近。曹操励士死战,大破袁军,曹军骁将乐进斩杀淳于琼等,并将其粮草全数烧毁。张郃、高览闻得乌巢被破,于是投降曹操,导致了军心动摇,内部分裂,大军崩溃。袁绍仓惶带八百骑兵退回河北,曹军先后歼灭和坑杀袁军七万余人,也有说是八万人。
官渡之战增强了曹操的实力,为曹操击溃袁绍,统一北方奠定了坚实的基础。北方仅有曹操和袁绍势力较大,此战击溃了袁绍,北方就无人能和曹操抗衡。
官渡之战后,曹军活捉了沮授。沮授一直深得曹操赏识,起初曹操赦免沮授并且厚待他,但最后沮授因想要回到袁绍阵营而被曹操杀害。