公元197年，曹操東征袁術。袁術聽說曹操親征，留下大將抵抗，自己驚恐逃走。曹操大破袁術守軍，迫使其退到淮河南岸。袁術軍閥自此衰落。到公元199年自行消亡。

公元198年，曹操征討呂布，到彭城後，尚未和呂布開打，先下令對彭城進行大屠殺。隨後圍攻下邳，呂布投降，被處死。

官渡之戰，統一北方

公元200年，曹操戎馬生涯中最輝煌的官渡之戰開打。在北上打官渡之戰前，曹操先向東攻擊劉備，大破劉備兵團，俘虜關羽。農曆四月，曹操率軍北上救援被包圍在白馬的劉延，先假裝要渡黃河北上，抄袁紹兵團後路。袁紹得到情報，派軍向西邀擊。曹操迅速改變方向，晝夜行軍直撲白馬。袁紹兵團的白馬圍城大將顏良大驚，立即迎戰。曹操命張遼、關羽衝鋒。關羽望見顏良元帥大旗，躍馬衝入，在萬軍之中取其人頭，拍馬回陣。白馬之圍遂解。

隨後，曹操又在白馬以西引誘文丑來攻，斬文丑。

曹操、袁紹兵團在陽武一帶對峙到農曆九月，曹操兵力太少，糧草幾盡，士卒疲憊，下轄人民不堪重稅，紛紛投奔袁紹。曹操陷入被動，打算撤軍返回首都許縣。謀士荀彧分析利弊，竭力勸阻。曹操採納，下令加強防禦工事，嚴密防守。

恰逢袁紹運送糧秣的輜重車隊數千輛抵達官渡。謀士荀攸建議偷襲。曹操命徐晃等出軍邀擊，大破袁紹押糧軍，縱火焚燒所有輜重。

農曆十月，袁紹第二批更龐大的運糧車隊又到，由大將淳于瓊率軍萬人護送，在袁紹大營北四十里紮營。恰在此時，袁紹謀士許攸家人犯法被捕，許攸大怒，投奔曹操。

曹操聽說許攸來投，大喜，光腳奔出迎接。許攸獻策：袁紹輜重車隊一萬餘輛，屯在故市、烏巢，戒備不嚴，如果用輕裝精銳突襲，放火將糧草全部燒掉，則不出三日，袁紹軍隊就自行潰敗。

曹操狂喜，親自率領一支五千人步騎兵，改用袁紹部隊旗幟號令，乘夜從小徑出發，每人抱一束木柴。沿途遇到查問，就稱袁紹擔心曹操襲擊後勤糧道，派我們去加強戒備，一路暢通無阻。曹操突襲部隊抵達故市、烏巢，立即展開包圍，乘風放火，袁紹護糧部隊大亂。淳于瓊不敢反擊，回營自保，曹操猛烈攻擊。

袁紹得到曹操偷襲後勤糧草的報告，立即做出圍魏救趙的決策：命大將高覽、張郃領兵攻擊曹操大營。張郃建議先救淳于瓊，理由是一旦糧草全失，則大勢已去。且曹操大營十分堅固，很難馬上攻下。袁紹只派輕裝騎兵前往救援淳于瓊，而用主力攻擊曹操大營，未能攻克。

袁紹援軍抵達烏巢，左右向曹操報告：敵人已經接近，請分軍阻擊。曹操怒吼：等抵達背後再告訴我。兩軍接觸，進行殊死搏鬥。曹操士卒陷於死地，唯有拼命戰鬥求生，殺聲震天，大破袁紹增援部隊，斬淳于瓊，把所有軍糧全部縱火焚燒，俘虜袁紹士卒一千餘人，割下鼻子，俘虜的牛馬，則割下嘴脣或舌頭，然後驅逐他們奔回袁紹大營；袁紹部隊官兵見到迎面奔來血肉模糊的慘象，軍心震恐。

袁紹謀士郭圖對他的策略失敗十分慚愧（圍魏救趙攻擊曹操大營），於是向袁紹進讒陷害張郃。張郃既怒又懼，遂跟高覽焚燒攻營武器，向曹操大營投降。留守大營的曹洪對袁紹兩位大將投降難以置信，不敢接受。荀攸建議接收，曹洪迎接二人入營。

袁紹兵團遭遇連串打擊，瞬間崩潰，官兵四散逃命。曹操追擊不及，把袁紹大營的輜重、圖書、財物等全部接收。袁紹殘餘部隊向曹操投降，過度嗜殺無法控制的曹操下令全部坑殺，前後殺七萬餘人。曹操起兵以來，直到此次官渡之戰，無論兵馬還是糧草，一直處於極度短缺狀態，他或許以爲擊敗袁紹，天下已定，從此不再缺兵缺糧，所以繼續放手屠殺，未料接下來的赤壁之戰大敗而歸，從此再無力統一全國。

官渡之戰後不久，袁紹去世。曹操遂坐觀他的兩個兒子袁譚、袁尚內鬥，以取漁翁之利。到公元204年，袁家兄弟累年內鬥，實力大衰。曹操親率大軍，北渡黃河，向鄴城發動猛攻。農曆四月，曹操留曹洪繼續進攻鄴城，自己親率軍隊擊敗袁尚用來保護糧道的大將尹楷，又攻陷邯鄲。

七月，袁尚率領大軍一萬餘人救援鄴城。曹操部將均認爲，袁尚大軍屬於“歸師”，《孫子兵法》有言，歸師勿遏，意思是返回大本營的軍隊不可以阻截，建議避開。

曹操認爲，如果袁尚大軍是從大路直奔鄴城，說明他們不顧兩側危險，一心只求救下鄴城，就避開；如果沿着西山而來，說明他們有倚險自保的意願，沒有誓死犧牲的決心，一戰可使援軍覆沒。

袁尚軍果然沿着西山南下，抵達城東陽平亭，距鄴城十七里，緊傍滏水紮營。入夜，燃起烽火，向城中守軍示意，城中也燃起烽火呼應。審配率軍從北門出城，準備和袁尚內外夾擊，擊破曹操圍城軍。曹操立即攻擊審配，審配無法抵擋，退回城中。曹操再攻擊袁尚，袁尚大敗，撤退到漳水轉彎處築營。曹操下令大軍包圍，包圍圈還沒完成，袁尚過度驚恐，不敢再戰，請求投降。曹操拒絕，攻勢更加猛烈。袁尚乘夜逃走，據守祁山，曹操再進軍包圍，袁尚部將馬延等陣前投降，袁尚兵團立即瓦解，袁尚逃往中山國。

審配侄兒當鄴城東門防衛官，私自打開城門迎接曹操進城，鄴城陷落。曹操再揮軍奪取袁譚控制的地盤。到公元205年，攻擊袁譚大本營南皮，袁譚殊死抵抗，曹操遠征軍傷亡慘重，打算稍向後撤退，減緩攻勢。曹純反對，表示孤軍深入，一旦後撤，士氣立即喪失。曹操親自擂鼓助戰，攻陷南皮，斬袁譚。

北征烏桓驚險萬分，全靠僥倖獲勝

公元207年，曹操北伐烏桓部落，大軍抵達易縣，按照謀士郭嘉的建議，留下輜重，輕裝行軍，一日強行二日路程挺進。盛夏，大雨瓢潑，地面積水不退，道路泥濘難行，烏桓部落又在沿邊嚴守險要，大軍無法推進。曹操十分憂慮，向田疇請教，田疇建議：烏桓部落把主力軍佈防在無終對面，判斷那是我軍必經之路，認爲我軍一旦無法前進，就只能撤退，所以對盧龍口的小道戒備鬆懈。我們如果假裝沮喪，宣稱班師，另由盧龍口挺進，越過白檀險阻，直接進入烏桓部落空虛後方，在他們毫無防備之下，可不戰而勝。曹操依計行事。

曹操命田疇率領部衆當前導，翻越徐無山，向北挺進，鑿山、填谷、搭橋，行軍五百餘里，穿過白檀、平岡，又穿過鮮卑王庭，向東直撲柳城。前進到距柳城不到二百里時，烏桓王庭才察覺。烏桓首領及袁尚、袁熙等聯合抵抗，率數萬騎兵迎戰。

農曆八月，曹操大軍攀登白狼山，突然跟烏桓聯軍遭遇。烏桓聯軍陣容強大。曹操遠征軍因輕裝遠襲，只有少數戰士身穿鎧甲，軍心震恐。曹操由高處往下看，發現烏桓聯軍行動散漫，部伍凌亂，知其戰鬥力有限，於是命張遼爲先鋒，展開攻擊。烏桓聯軍無法抵抗，崩潰。曹操揮軍追擊，大破之，胡人、漢人投降二十餘萬。袁尚、袁熙等投奔遼東郡郡長公孫康。有人建議乘勢追擊，曹操未予採納，他判斷公孫康會主動送來袁尚、袁熙的人頭。不久，公孫康果然送來二人人頭，以向中央表示效忠。

曹操班師。此時入冬，東北地區天寒地凍，又逢大旱，二百里內沒有水源，兼糧草匱乏，遠征軍不得不屠殺戰馬數千匹充飢，挖掘地面三十餘丈，才見到水。

大軍最終抵達安全地帶，曹操下令調查最初規勸他不要討伐烏桓的人是誰，大家不知其意，心懷恐懼。結果調查後，曹操依照名單重重賞賜，說：我征討烏桓部落，實在危險萬分，全靠僥倖成功，不是正常行動。各位的意見，纔是萬全智謀，所以獎勵，以後不要閉口不言。