並州平定之後，曹操商議向西攻打烏桓。曹洪等人說：“袁熙、袁尚兵敗將亡，勢窮力儘，遠逃到沙漠之中；我們如今帶兵向西進攻，倘若劉備、劉表趁虛襲擊許都，我們救援不及，那災禍可就大了：還是請回師不要再前進為好。”郭嘉說：“諸位所說的錯了。主公雖然威震天下，但沙漠之人依仗他們地處偏遠，必定不會設防；趁他們沒有防備，突然發動攻擊，一定可以攻破。況且袁紹對烏桓有恩，而袁尚與袁熙兄弟還在，不可不除。劉表不過是個隻會高談闊論的人罷了，他自己知道才能不足以駕馭劉備，委以重任又擔心無法控製，不重用劉備又不為他所用。即使我們舉國遠征，主公也不必擔憂。”曹操說：“奉孝的話非常正確。”於是率領大小三軍，數千輛戰車，向前進發。
隻見黃沙漫天，狂風四起；道路崎嶇難行，人馬行進艱難。曹操有了回軍的想法，便詢問郭嘉。
郭嘉此時不服水土，臥病在車中。曹操1哭著說：“因為我想要平定沙漠，讓你遠涉艱難，以至於染病，我的心裡怎麼能安寧！”郭嘉說：“我感丞相大恩，即使死了也難以報答萬分之一。”曹操說：“我見這北方之地道路崎嶇，想要回軍，你看怎麼樣？”郭嘉說：“用兵貴在神速。如今我們千裡奔襲敵人，輜重太多就難以獲得勝利，不如輕裝部隊日夜兼程，出其不意。隻是必須要有熟悉道路的人來做向導。”於是曹操把郭嘉留在易州養病，尋求向導官來帶路。
有人推薦袁紹舊將田疇非常熟悉這一帶的情況，曹操召來田疇詢問。田疇說：“這條路在秋夏時節有水，水淺時無法通行車馬，水深時又無法承載舟船，行動極為困難。不如回軍，從盧龍口越過白檀的險要之地，出兵到敵人空虛的地方，向前靠近柳城，出其不意：蹋頓可以一戰就將其擒獲。”曹操聽從了他的建議，封田疇為靖北將軍，擔任向導官，作為先鋒；張遼為第二隊；曹操親自押後：輕裝騎兵加速前進。
田疇帶領張遼前進到白狼山，正好遇到袁熙、袁尚會合蹋頓等率領的數萬騎兵前來。
張遼派人飛速報告曹操。曹操親自勒馬登上高處眺望，看到蹋頓的軍隊沒有隊列，參差不齊。
曹操對張遼說：“敵人軍隊不整齊，就可以攻擊他們。”於是把指揮的旗幟交給張遼。
張遼帶領許褚、於禁、徐晃分四路下山，奮力猛攻，蹋頓的軍隊大亂。
張遼拍馬將蹋頓斬於馬下，其餘的人都投降了。袁熙、袁尚帶領數千騎兵逃向遼東去了。
曹操收軍進入柳城，封田疇為柳亭侯，讓他鎮守柳城。田疇哭著說：“我是個背信棄義四處逃竄的人罷了，承蒙您的大恩得以保全性命，已經非常幸運了；怎麼可以出賣盧龍寨來邀功請賞呢！我死也不敢接受侯爵。”曹操認為他很忠義，於是任命田疇為議郎。
曹操安撫單於等人，收繳了一萬多匹駿馬，當天就回兵了。當時天氣寒冷又乾旱，二百裡內沒有水，軍隊又缺乏糧食，隻能殺馬作為食物，挖地三四十丈，才找到水。
曹操回到易州，重賞那些曾經勸諫他不要遠征的人；並對眾將說：“我之前冒險遠征，僥幸成功。雖然取得了勝利，那是上天的保佑，不能把這當作常規做法。諸位的勸諫，才是萬全之計，所以要賞賜你們。以後不要不敢進言。”曹操到達易州時，郭嘉已經去世好幾天了，靈柩停放在官署中。
曹操前往祭奠，大哭道：“奉孝死了，這是上天要亡我啊！”回頭對眾官說：“諸位年齡，都與我差不多，隻有奉孝最年輕，我原本想把後事托付給他。沒想到他中年夭折，讓我肝腸寸斷啊！”郭嘉的隨從，把郭嘉臨死前封好的書信呈上，說：“郭公臨終前，親筆寫下這封信，囑咐說：丞相如果按照信中所說的做，遼東的事情就可以平定了。”曹操拆開信看了之後，點頭歎息。
眾人都不知道其中的意思。第二天，夏侯惇帶領眾人稟報說：“遼東太守公孫康，長久以來不肯歸服。如今袁熙、袁尚又去投奔他，必定會成為後患。不如趁他還沒有行動，趕緊去征討他，這樣遼東就可以奪取了。”曹操笑著說：“不用諸位大動乾戈。幾天之後，公孫康自然會把袁氏兄弟的首級送來。”眾將都不相信。
再說袁熙、袁尚帶領數千騎兵逃奔遼東。遼東太守公孫康，本是襄平人，是武威將軍公孫度的兒子。
當時他得知袁熙、袁尚前來投奔，就召集本部屬官商議這件事。公孫恭說：“袁紹在世的時候，常有吞並遼東的想法；如今袁熙、袁尚兵敗將亡，無處安身，前來投奔，這是有鳩占鵲巢的意思。如果收留他們，日後必定會被他們算計。不如把他們騙入城中殺掉，把首級獻給曹公，曹公一定會厚待我們。”公孫康說：“隻怕曹操帶兵來攻打遼東，那還不如收留袁氏兄弟讓他們幫助我們。”公孫恭說：“可以派人去打探消息。如果曹兵來攻打，就留下袁氏兄弟；如果曹兵沒有行動，就殺掉袁氏兄弟，送給曹公。”公孫康聽從了他的建議，派人去打探消息。
再說袁熙、袁尚到了遼東，二人秘密商議說：“遼東有數萬軍隊，足以和曹操抗衡。如今暫時投奔他，日後應當殺掉公孫康奪取他的地盤，積蓄力量來對抗中原，就可以恢複河北之地了。”商議好之後，就進城去拜見公孫康。
公孫康把他們留在館驛，隻說自己有病，沒有馬上接見他們。沒過幾天，探子回報：“曹公的軍隊駐紮在易州，並沒有進攻遼東的意思。”公孫康非常高興，於是先在牆壁的帷幕中埋伏好刀斧手，然後讓袁氏兄弟進來。
見麵行禮完畢，讓他們坐下。當時天氣非常寒冷，袁尚看到床榻上沒有褥墊，就對公孫康說：“希望能鋪上坐席。”公孫康瞪大眼睛說：“你們兩個人的頭，馬上就要遠行萬裡了！還要什麼坐席！”袁尚大驚失色。
公孫康大聲嗬斥道：“左右的人還不動手！”刀斧手一擁而出，就在坐席上砍下了二人的首級，用木匣裝起來，派人送到易州，來見曹操。
當時曹操在易州，按兵不動。夏侯惇、張遼進來稟報說：“如果不進攻遼東，就可以回許都了。恐怕劉表會心生變故。”曹操說：“等袁氏兄弟的首級到了，就馬上回兵。”眾人都暗自好笑。
忽然有人報告說遼東公孫康派人送來了袁熙、袁尚的首級，眾人都大為震驚。
使者呈上書信。曹操大笑道：“不出奉孝所料！”重賞使者，封公孫康為襄平侯、左將軍。
眾官問道：“為什麼說不出奉孝所料呢？”曹操於是拿出郭嘉的書信給他們看。
信中大致說：“如今聽說袁熙、袁尚去投奔遼東，明公千萬不可派兵攻打。公孫康長久以來害怕被袁氏吞並，袁氏兄弟前去投奔他一定會起疑心。如果派兵攻打，他們一定會合力抵抗，急切之間難以攻克；如果暫緩行動，公孫康和袁氏之間必定會自相殘殺，這是必然的形勢。”眾人都紛紛稱讚。
曹操帶領眾官又在郭嘉靈前設祭。郭嘉去世時年僅三十八歲，跟隨曹操征戰十一年，立下了很多奇功。
後人有詩稱讚道：“天生郭奉孝，豪傑冠群英：腹內藏經史，胸中隱甲兵；運謀如範蠡，決策似陳平。可惜身先喪，中原梁棟傾。”曹操領兵回到冀州，派人先把郭嘉的靈柩護送回許都安葬。
程昱等人請求說：“北方已經平定，如今回到許都，可以早日製定攻打江南的策略了。”曹操笑著說：“我有這個誌向已經很久了。諸位所說的，正合我意。”這天夜裡曹操住在冀州城東角樓上，憑欄仰望天文。
當時荀攸在旁邊，曹操指著南方說：“南方旺氣燦爛，恐怕還不可以圖謀。”荀攸說：“以丞相的天威，有什麼地方不能征服！”正看著，忽然看到一道金光從地下升起。
荀攸說：“這地下一定有寶物。”曹操下樓讓人順著金光挖掘。正是：星文方向南中指，金寶旋從北地生。