并州五原、云中、雁门、定襄诸郡，闻太祖至，皆如拨云见日，纷相投效。唯匈奴伪单于须卜骨都侯纵兵抢掠，遮断道路。太祖于马邑大破之，俘杀须卜骨都侯，驱余部于河西。腊月，至太原，太守杨终恃晋阳坚城，欲相抗，城中名族临阵倒戈，杀之而献城。
朝议改元初平。正月，匈奴单于于夫罗等，囿于上党，感太祖正位之德，率部往投，太祖仍以其统领本部。上党太守张杨，骤失匈奴助力，遂献其郡于太祖，南下河内。公孙越等本困于河内，乃经上党至晋阳诣太祖。太祖见而大喜，留越守晋阳，令牵招守上党，自整兵出河东，往讨白波贼。其贼黄巾余孽也，太祖既思速平之，又虑其避战。河东名士卫觊献策，当以势相迫，逼贼来攻。太祖纳之，聘其为幕属，于高粱亭立营，多以斥候扰贼之后。
二月，贼果聚众十万往攻，太祖先出全军骑兵两万，逆攻之，全歼贼骑可万余。又以高顺部守营，多设壕沟鹿柴，贼自午达昏，死伤枕籍，终不能下。日暮，太祖出营，引众汇骑兵两万众亲列阵于东，其军阵严整，盔甲耀眼，迎夕阳夺目，宛若天神，贼军望之悚然。太祖见贼震动，乃令全军欢呼，既停，不鼓，直引众向前，贼阵望旗帜动摇，未及十步，猝停，贼乃恍然惊疑，而阵型渐溃。如是再三，贼全军震动，左右离散。贼首郭太遥而望之，知不可为，亦明太祖心意，乃自戕，并使亲卫匣其首以降。太祖检查降将，劫掠乡里者杀之，骄横不法者罚之，品行端方者慰之，众心乃安。遂合其兵，临茅津而窥河。
初，卓闻太祖将至，于是悉烧宫庙官府居家，尽徙洛阳人数百万口于长安，步骑驱蹙，更相蹈藉，饥饿寇掠，积尸盈路。二百里内无复孑遗。及太祖至茅津，卓亦至。太祖隔河悬赏，曰杀卓者，赏千金，封列侯，留全尸者，加赏十文。卓大怒，然终无能为，遂西入关。留吕布、贾诩守桃林塞，张济守蒲津，牛辅、李儒守陕县。太祖自渡河，策反旧部徐荣、张辽等，杀辅、儒。
五月，太祖分娄圭、田丰、韩当等攻蒲津，自引偏师至桃林塞。圭等苦战竟日，赖徐晃偷渡采桑，六日奔袭二百四十里，破三城，克蒲津，斩张济。贾诩闻蒲津战事，诱吕布往救之，自献关于太祖，又谏当以轻兵奔袭郿邬，先擒董卓。太祖然之，留步卒守关，自率七千骑急进，过长安而不入，五日而至郿邬，围之。以张辽为别部司马，领骑兵两千，立营五丈原，阻其援。卓部将王方自散关回救，辽夜袭其军，杀方，送其首入邬。
卓既被围，关中人心遂附太祖，旬月之间，竞相来投。诸将亦各破敌来援，成廉魏越等斩卓弟旻，函其首入邬。凉州马腾、韩遂闻旻死，递表请降，出质子为义从，太祖纳之。卓观邬外围愈厚，又闻太祖送霸王断刃入邬，则其往昔并州时所赠也，悟终不得免，而太祖欲全其家，乃使貂蝉刺己。太祖入邬，见而奇之，遂纳之，即任夫人也。又以凉康王平与卓孙女白约为婚姻，而传卓首于三辅。
太祖讨卓毕，回军长安，百官道迎，诏觐见汉帝。太祖乃于未央宫前鞭挞天下，数灵帝无道，阉宦祸国，公卿**，世族虚伪，豪强兼并，边将跋扈，众皆愧，无敢抗者。太祖曰：“自今日起，鞭笞天下、抚士安民，我自为之！”。居长安数月，发《求贤令》，拜荀攸为后军师中郎将；收董卓所铸劣钱，改铸新钱；度田查隐，抑制兼并；以工代赈，接济百姓；裁汰冗员，减抑军需。关中气象，为之一新。蔡邕女昭姬，素慕太祖，观新政，曰：“此真英雄也！”乃夜奔自荐，太祖纳之，即蔡夫人也。