且說韓猛帶著敗軍回到營寨，袁紹大怒，想要斬殺韓猛，眾官求情才得以免死。審配說：“行軍打仗以糧食最為重要，不可不用心提防。烏巢是屯放糧草的地方，必須派重兵把守。”袁紹說：“我的計策已經確定。你可以回鄴都監督糧草，不要讓糧草短缺。”審配領命而去。袁紹派遣大將淳於瓊，帶領督將眭元進、韓莒子、呂威璜、趙睿等，率領兩萬人馬，守衛烏巢。那淳於瓊性情剛烈，喜好飲酒，軍士大多畏懼他；到了烏巢之後，整天與各位將領聚在一起喝酒。且說曹操軍糧告急，急忙派使者前往許昌，讓荀彧趕緊籌辦糧草，星夜送到軍前接濟。使者帶著書信前往，走了不到三十裡，被袁軍捉住，捆綁起來去見謀士許攸。那許攸字子遠，年輕時曾與曹操是朋友，此時在袁紹處擔任謀士。當下搜出使者攜帶的曹操催糧的書信，直接來見袁紹說：“曹操在官渡屯兵，與我們相持已久，許昌必定空虛；如果分一支軍隊星夜襲擊許昌，那麼許昌可以攻下，曹操也可以擒獲。如今曹操糧草已儘，正可趁此機會，兩路夾擊他。”袁紹說：“曹操詭計多端，這封信是誘敵之計。”許攸說：“如今若不采取行動，日後必將反受其害。”正說著，忽然有使者從鄴郡來，呈上審配的書信。信中先說起運糧的事；後麵又說許攸在冀州時，曾經大肆收受民間財物，還縱容子侄輩多征收賦稅，錢糧都落入自己腰包，如今已經把他的子侄收押入獄了。袁紹看信後大怒說：“你這個品行不端的匹夫！還有臉在我麵前獻計！你與曹操有舊交情，想必現在也收受了他的財物，做他的奸細，來哄騙我的軍隊！本應斬首，現在暫且把你的頭寄在脖子上！趕緊出去，今後不許再相見！”許攸出去後，仰天歎息說：“忠言逆耳，這小子不值得與他謀劃大事！我的子侄已經遭到審配的陷害，我還有什麼臉麵再見冀州的人呢！”於是想要拔劍自刎。左右的人奪下他的劍勸說道：“您何必輕生到這種地步？袁紹聽不進直言，日後必定會被曹操擒獲。您既然與曹公有舊交情，為何不棄暗投明呢？”就這兩句話，點醒了許攸；於是許攸徑直去投奔曹操。後人有詩感歎道：“本初豪氣蓋中華，官渡相持枉歎嗟。若使許攸謀見用，山河爭得屬曹家？”
許攸悄悄走出營寨，徑直前往曹營，被守路的軍士捉住。許攸說：“我是曹丞相的老朋友，快給我通報，就說南陽許攸來求見。”軍士急忙報告到營寨中。當時曹操剛剛解衣準備歇息，聽說許攸私奔到營寨，非常高興，來不及穿上鞋子，光著腳出去迎接，遠遠看見許攸，拍手歡笑，拉著他的手一起進入營帳，曹操先向許攸下拜。許攸慌忙扶起他說：“您是漢朝丞相，我隻是一介平民，為何如此謙恭？”曹操說：“您是我的老朋友，我怎敢因為名爵而區分彼此高低呢！”許攸說：“我沒能選擇好主公，屈身於袁紹麾下，進言他不聽，計策他不用，如今特地離開他來見老朋友。希望您能收留我。”曹操說：“子遠肯來，我的大事就有希望了！希望您立刻教我打敗袁紹的計策。”許攸說：“我曾經建議袁紹派輕騎兵乘虛襲擊許都，前後夾攻。”曹操大驚說：“如果袁紹采用了您的建議，我的大事就敗了。”許攸說：“您如今軍中糧草還能支撐多久？”曹操說：“可以支撐一年。”許攸笑著說：“恐怕未必。”曹操說：“能支撐半年。”許攸拂袖起身，快步走出營帳說：“我誠心來投奔，您卻如此欺騙我，這哪裡是我所期望的！”曹操挽留他說：“子遠不要生氣，容我實話實說：軍中糧草實際上隻能支撐三個月了。”許攸笑著說：“世人都說孟德是奸雄，如今果然如此。”曹操也笑著說：“難道沒聽說過兵不厭詐嗎！”於是貼近許攸耳邊低聲說：“軍中隻有這個月的糧草了。”許攸大聲說：“彆瞞我了！糧草已經耗儘了！”曹操驚訝地說：“您怎麼知道的？”許攸於是拿出曹操給荀彧的書信給他看，說：“這封信是誰寫的？”曹操驚訝地問：“您從哪裡得到的？”許攸把抓獲使者的事情告訴了他。曹操拉著他的手說：“子遠既然念及舊交情而來，希望您馬上能教我良策。”許攸說：“明公以孤軍對抗大敵，卻不尋求速勝的方法，這是自取滅亡之道。我有一計，不出三天，讓袁紹的百萬大軍不戰自敗。明公還願意聽嗎？”曹操高興地說：“願意聽聽良策。”許攸說：“袁紹的軍糧輜重，都堆積在烏巢，如今派淳於瓊把守，淳於瓊喜好飲酒，防備鬆懈。您可以挑選精兵，假稱是袁將蔣奇領兵到那裡護糧，趁機燒毀他的糧草輜重，那麼袁紹的軍隊不出三天就會自行大亂。”曹操非常高興，厚待許攸，把他留在營寨中。第二天，曹操親自挑選五千馬步軍士，準備前往烏巢劫糧。張遼說：“袁紹屯放糧草的地方，怎能沒有防備？丞相不可輕易前往，恐怕許攸有詐。”曹操說：“不會的，許攸來投奔，是上天要讓袁紹失敗。如今我軍糧草不足，難以長久相持；如果不用許攸的計策，就是坐以待斃。他如果有詐，怎會留在我的營寨中？況且我早就想劫寨了。如今劫糧這個行動，勢在必行，你不要懷疑。”張遼說：“也必須防備袁紹乘虛來襲。”曹操笑著說：“我已經考慮周全了。”於是讓荀攸、賈詡、曹洪與許攸一起守衛大寨，夏侯惇、夏侯淵率領一支軍隊埋伏在左邊，曹仁、李典率領一支軍隊埋伏在右邊，以防不測。讓張遼、許褚在前麵，徐晃、於禁在後麵，曹操自己帶領眾將在中間：總共五千人馬，打著袁軍的旗號，軍士都背著草，扛著柴，口中銜枚，馬勒住口，黃昏時分，向烏巢進發。當晚星光滿天。且說沮授被袁紹拘禁在軍中，這天夜裡，因為看到眾星明亮地排列著，就命令看守把他帶到中庭，仰觀天象。忽然看見太白金星逆行，侵犯牛宿、鬥宿的分野，大驚說：“大禍將至了！”於是連夜求見袁紹。當時袁紹已經喝醉躺在床上，聽說沮授有密事稟報，就把他喚進來詢問。沮授說：“剛才觀看天象，看見太白金星在柳宿、鬼宿之間逆行，流光射入牛宿、鬥宿的分野，恐怕會有賊兵劫掠的災禍。烏巢是屯放糧草的地方，不可不防備。應該趕緊派遣精兵猛將，在山間小路巡邏哨探，以免被曹操算計。”袁紹憤怒地叱責說：“你是獲罪之人，怎麼敢胡亂言語蠱惑眾人！”於是叱責看守說：“我命令你拘禁他，怎麼敢把他放出來！”於是下令斬殺看守，另外派人監押沮授。沮授出去後，掩麵流淚歎息說：“我軍滅亡就在旦夕之間，我的屍骸不知道會落在何處啊！”後人有詩感歎道：“逆耳忠言反見仇，獨夫袁紹少機謀。烏巢糧儘根基拔，猶欲區區守冀州。”曹操領兵趁著夜色行軍，前麵經過袁紹的彆寨，寨中的士兵問是哪裡的軍馬。曹操派人回答說：“蔣奇奉命前往烏巢護糧。”袁軍看到是自家的旗號，於是不再懷疑。經過好幾處地方，都假稱是蔣奇的軍隊，沒有受到阻礙。等到了烏巢，四更已經過去。曹操讓軍士把周圍的草堆舉火點燃，眾將校擊鼓呐喊，直接衝入。當時淳於瓊剛剛與各位將領喝了酒，醉臥在帳中；聽到擊鼓呐喊的聲音，連忙跳起來問：“為什麼喧鬨？”話還沒說完，就早被撓鉤拖倒。眭元進、趙睿運糧剛剛回來，看到屯糧的地方起火，急忙前來救援。曹軍飛報曹操，說：“賊兵在後麵，請分兵抵抗。”曹操大喝說：“眾將隻管奮力向前，等賊兵到了背後，才可以回頭迎戰！”於是眾軍將無不爭先掩殺。一時間，火焰四起，煙霧彌漫天空。眭元進、趙睿二將驅兵來救，曹操勒馬回戰。二將抵擋不住，都被曹軍殺死，糧草全部被燒光。淳於瓊被擒來見曹操，曹操命令割去他的耳鼻手指，綁在馬上，放回袁紹的營寨以羞辱他。
袁紹在帳中，聽說正北方向火光滿天，知道烏巢有失，急忙出帳召集文武百官，商議派兵前往救援。張郃說：“我與高覽一同前往救援。”郭圖說：“不行。曹軍去劫糧，曹操必定親自前往；曹操既然親自出動，他的營寨必定空虛，可以發兵先攻打曹操的營寨；曹操聽到消息，必定會迅速回軍：這是孫臏圍魏救趙的計策。”張郃說：“不是這樣。曹操足智多謀，外出必定會做好內部防備，以防不測。如今如果攻打曹操的營寨卻不能攻克，淳於瓊等人被擒獲，我們都會被抓住。”郭圖說：“曹操隻顧著劫糧，怎麼會留兵在營寨呢！”再三請求去劫曹營。袁紹於是派遣張郃、高覽率領五千軍隊，前往官渡攻打曹營；派遣蔣奇率領一萬軍隊，前往救援烏巢。且說曹操殺散淳於瓊的部眾，全部奪取他們的衣甲旗幟，偽裝成淳於瓊的部下收兵回寨，走到偏僻的山間小路，正好遇到蔣奇的軍馬。蔣奇的軍隊詢問，他們稱是烏巢的敗軍逃回來，蔣奇於是不再懷疑，驅馬直接過去。張遼、許褚突然趕到，大喝：“蔣奇彆走！”蔣奇措手不及，被張遼斬於馬下，把蔣奇的士兵全部殺死。又派人在前麵假裝報告說：“蔣奇已經殺散烏巢的兵了。”袁紹因此不再派人接應烏巢，隻增兵前往官渡。
張郃、高覽攻打曹營，左邊夏侯惇、右邊曹仁，中路曹洪，一齊衝出：三路攻擊，袁軍大敗。等到接應的軍隊趕到，曹操又從背後殺來，四下圍住掩殺。張郃、高覽奪路逃脫。袁紹收攏烏巢的敗殘軍馬回到營寨，看到淳於瓊耳鼻都沒有了，手腳也都被砍掉。袁紹問：“怎麼會失了烏巢？”敗軍報告說：“淳於瓊醉臥，因此不能抵擋。”袁紹大怒，立刻將淳於瓊斬首。郭圖擔心張郃、高覽回營寨後對證是非，先在袁紹麵前進讒言說：“張郃、高覽看到主公兵敗，心中必定高興。”袁紹說：“為什麼這麼說？”郭圖說：“二人一向有投降曹操的心意，如今派他們去攻打曹營，故意不肯用力，以致損折士卒。”袁紹大怒，於是派遣使者急忙召二人回營寨問罪。郭圖先派人報告二人說：“主公要殺你們了。”等到袁紹的使者到了，高覽問：“主公召喚我們做什麼？”使者說：“不知道什麼原因。”高覽於是拔劍斬殺來使。張郃大驚。高覽說：“袁紹聽信讒言，必定會被曹操擒獲；我們怎能坐以待斃？不如去投奔曹操。”張郃說：“我也早就有這個心意了。”
於是二人帶領本部兵馬，前往曹操的營寨投降。夏侯惇說：“張郃、高覽二人來投降，不知是真是假。”曹操說：“我以恩義對待他們，即使他們有二心，也能改變。”於是打開營門讓二人進來。二人倒轉兵器，卸下鎧甲，拜伏在地。曹操說：“如果袁紹肯聽從二位將軍的建議，不至於失敗。如今二位將軍肯來投奔，就如同微子離開殷商，韓信歸附漢朝。”於是封張郃為偏將軍、都亭侯，高覽為偏將軍、東萊侯。二人非常高興。
袁紹既失去了許攸，又失去了張郃、高覽，還丟失了烏巢的糧草，軍心惶惶。許攸又勸曹操趕緊進兵；張郃、高覽請求擔任先鋒；曹操聽從了他們的建議。立即命令張郃、高覽領兵前往劫袁紹的營寨。當夜三更時分，分三路出兵劫寨。混戰到天亮，各自收兵，袁紹的軍隊折損了大半。
荀攸獻計說：“如今可以揚言調撥人馬，一路奪取酸棗，攻打鄴郡；一路奪取黎陽，截斷袁軍的歸路。袁紹聽到這個消息，必然會驚慌，分兵抵禦我們；我們趁他的軍隊行動時攻擊，袁紹就可以被打敗了。”曹操采用了他的計策，讓大小三軍在四處宣揚。袁紹的軍隊聽到這個消息，到營寨中報告說：“曹操分兵兩路：一路奪取鄴郡，一路奪取黎陽去了。”袁紹大驚，急忙派遣袁譚分兵五萬救援鄴郡，辛明分兵五萬救援黎陽，連夜出發。
曹操探知袁紹的軍隊行動，就分大隊軍馬，八路齊出，直衝袁紹的營寨。袁軍都沒有鬥誌，四散奔走，於是大敗。袁紹來不及披甲，穿著單衣，戴著頭巾上馬；幼子袁尚跟在後麵。張遼、許褚、徐晃、於禁四員將領，帶領軍隊追趕袁紹。袁紹急忙渡河，把圖書、車仗、金帛全部丟棄，隻帶著隨行的八百多騎兵逃走。曹操的軍隊追趕不及，把袁紹遺留下的東西全部繳獲。此戰殺死袁軍八萬多人，血流滿溝，溺水而死的人不計其數。
曹操大獲全勝，把所得的金寶緞匹，獎賞給軍士。在圖書中檢出一束書信，都是許都以及軍中一些人與袁紹暗中往來的信件。左右的人說：“可以逐一點對姓名，把這些人抓起來殺掉。”曹操說：“當袁紹強大的時候，我自己都不能自保，何況其他人呢？”於是命令把這些書信全部燒毀，不再追問。
袁紹兵敗逃跑，沮授因為被囚禁，來不及逃走，被曹軍擒獲，押來見曹操。曹操一向與沮授相識。沮授見到曹操，大聲呼喊：“我不會投降！”曹操說：“本初沒有謀略，不采用你的建議，你為何還如此執迷不悟呢？我如果早得到你，天下就不用擔心了。”於是厚待他，把他留在軍中。沮授卻在營中偷馬，想要回到袁氏陣營。曹操大怒，於是殺了他。沮授至死神色不變。曹操歎息說：“我誤殺了忠義之士啊！”命令用厚禮殯殮，在黃河渡口為他建墳安葬，在他的墓上題字：“忠烈沮君之墓。”後人有詩稱讚道：“河北多名士，忠貞推沮君：凝眸知陣法，仰麵識天文；至死心如鐵，臨危氣似雲。曹公欽義烈，特與建孤墳。”曹操下令攻打冀州。正是：勢弱隻因多算勝，兵強卻為寡謀亡。