袁绍兴兵进攻官渡，曹操率军七万前往迎敌。曹操留下荀彧守卫许都。袁绍军临发之际，田丰从狱中上书劝谏，认为应该静守以待时机。然而，逢纪却谗言田丰，说他不吉利。袁绍因此怒而欲斩杀田丰，但众官上表请求免除田丰的罪责。袁绍决定先破曹操，再治罪田丰。他催促军队继续前进，旌旗遍野，刀剑如林。
袁绍军到达阳武，下定营寨。沮授建议说，虽然我们军队众多，但勇猛程度不如曹操的军队。而曹军虽然精锐，但粮草不如我们。曹军无粮可用，我们应该急战。袁绍却怒斥沮授，并下令将沮授关押在军中，等他破了曹操之后再与田丰一同治罪。袁绍下令将七十万大军周围安营布阵，连络九十多里。
曹军得知袁军的动向后，都感到惧怕。曹操与谋士商议，荀攸建议说，虽然袁军数量众多，但不足为惧。我们的军队都是精锐之师，无不一人可敌十人。但我们应该急战，因为如果拖延时间，粮草不足，情况就会变得危险。曹操对此表示赞同，于是传令军队鼓噪而进。
袁绍军来迎，双方排成阵势。袁绍派审配调遣一万弩手伏击在两翼，五千弓箭手伏于门旗内，约定炮声齐发。三通鼓声停止后，袁绍身穿金盔金甲，锦袍玉带，立于阵前。他的左右侍立着张合、高览、韩猛、淳于琼等将领。旌旗、节钺整齐划一。曹军阵上门旗开启，曹操亲自出马。许诸、张辽、徐晃、李典等将领前后护卫着曹操。曹操以鞭指着袁绍说：“我在天子面前保奏你为大将军，现在你为什么谋反？”袁绍愤怒地说：“你托名汉相，实际上是汉贼！你的罪恶比莽、卓还要严重，竟敢反诬我造反！”曹操说：“我现在奉诏讨伐你！”袁绍说：“我奉衣带诏讨伐贼寇！”曹操怒火中烧，派张辽出战。张邰跃马迎战，两将交战了四五十合，不分胜负。曹操暗自称奇。许褚挥刀纵马，直接加入战斗，与高览厮杀。四位将领互相交
战厮杀，曹操下令夏侯惇和曹洪各率三千军队冲进袁军阵中。袁军遭到重创，被迫撤退至官渡。
袁绍军重新布阵，逼近官渡下寨。审配建议在官渡筑土山，利用弓弩手射箭。曹军无法前进，被迫顶着遮箭牌守御。袁军筑土山五十余座，箭如雨下，曹军大惧，袁军们欢呼笑声不断。
曹操见到自己的军队慌乱不堪，便集合了众多谋士商讨对策。刘晔提议制作发石车来破敌。曹操命令刘晔负责制作发石车，并连夜造了数百辆发石车，分布在营墙内对着袁军筑起的土山和云梯。当袁军的弓箭手射箭时，曹军一齐拽动石车，炮石飞向天空，乱打向上方的敌人。袁军无处躲避，弓箭手伤亡惨重。袁军称这些石车为“霹雳车”，从此袁军不敢上山射箭。审配又献一计，让军人暗中挖地道直接通往曹操的营寨内，这支军队被称为“掘子军”。曹军看到袁军在山后挖土坑，立即报告给曹操。曹操又问刘晔该如何应对。刘晔说：“袁军不能正面攻击，只能从暗地里攻击，他们想通过地道从地下进攻我们的营寨。”曹操问：“我们该如何防御？”刘晔说：“我们可以绕营挖长堑，这样袁军挖的地道就没有用了。”曹操连夜安排军队挖掘长堑。袁军挖的地道到达堑边，无法进入，白白浪费了军力。
曹操在守官渡期间，由于军力渐渐不足，粮草也即将耗尽。他犹豫不决，考虑是否该放弃官渡退回许昌。他决定写信向荀彧询问意见。荀彧回信说：“遵循您的命令，我来决定进退之事。我认为袁绍集结了大量兵力在官渡，想要与您决一胜负。您虽然兵力薄弱，但如果不能打败他，必然会被他所乘机会。这是天下大事。虽然袁绍军众，但无法有效利用。您以您的英勇和智慧，无论从哪个方面都能取胜！现在您的军队虽然少，但也不像楚汉时期在荥阳和成皋之间那样危急。现在您可以画地而守，堵住他的咽喉，使他无法前进，他们的情况看起来即将崩溃，必然会发生变化。这是利用奇兵的时机，绝不能错过。请您审慎考虑。”曹操看到信，非常高兴，命令将士全力死守。
袁绍军撤退了三十多里，曹操派遣将领出营巡逻。徐晃的部将史涣捕获了袁军的细作，并带到徐晃面前。徐晃问他军队的虚实情况，他回答说：“韩猛大将会在早晚时分运粮到军前接济，先让我们探路。”徐晃立即将这事报告给曹操。荀攸说：“韩猛只是匹夫之勇。如果派遣一人带领轻骑数千人，在半路上袭击他们，切断他们的粮草供应，袁军就会自乱阵脚了。”曹操问：“有谁适合去吗？”荀攸说：“派徐晃去就可以了。”曹操便派遣徐晃带领史涣和他的部队先行出发，然后再派张辽和许褚带兵前去支援。当晚，韩猛押着数千辆粮车，前往袁绍的营寨。就在他正要到达时，徐晃和史涣带领的军队截住了他们的去路。韩猛骑马冲上前与徐晃交战，史涣则杀散了他的随从，并放火焚烧了粮车。韩猛无法抵挡，只能转身逃走。徐晃催促军队将所有的辎重物资都烧毁。袁绍的军队望见西北方起了火，正疑惑之间，败兵赶来报告：“粮草被劫！”袁绍急忙派张合和高览去截击主要道路，却刚好遇到徐晃烧毁粮草的军队回来，双方恰好交锋，同时被张辽和许诸的军队包围。双方夹击，袁军溃不成军，四位将领合兵一处，回到了官渡的寨中。曹操非常高兴，再次奖励他们，并在寨前布置军队，形成夹击之势。
韩猛败回营寨，袁绍大怒，准备处死他，但众官劝免。审配说：“军队运粮是非常重要的，不可不加以保护。乌巢是储存粮草的地方，必须派重兵守卫。”袁绍说：“我的计划已经确定，你可以回邺都监督粮草，不要让它缺乏。”审配领命离去。袁绍派遣大将淳于琼带领督将眭元进、韩莒子、吕威璜、赵睿等两万人马去守卫乌巢。淳于琼好酒贪杯，士兵都很害怕他。一到乌巢后，他整天与诸将喝酒作乐。
曹操的军粮告急，急派使者前往许昌，催促荀彧加快采购军粮，并星夜解送到军前。使者带着信件出发，却在行进三十里的地方被袁军捉住，被带到袁绍的谋士许攸面前。许攸是曹操的旧友，但现在却在袁绍处担任谋士。他搜查到使者身上带着的曹操催促粮草的信件，立即将其报告给袁绍。袁绍大怒，说：“曹操肯定是用这封信来引诱敌人的计策。”许攸说：“如果我们不
利用这个机会，我们将会受到曹操的伤害。现在是时候利用这个情报，分兵两路同时袭击许昌和曹操了。”袁绍说：“曹操心机多端，这封信肯定是个诱敌计划。”许攸说：“如果我们不采取行动，我们将会受到曹操的伤害。”袁绍愤怒地说：“你是曹操的奸细，为他卖命，想从我们这里获取好处吗？你的罪行已经暴露，现在只能寄头在项了！快滚出去，以后不许再见面！”许攸出去后，仰天长叹：“忠言逆耳啊，我这个竖子还不够资格谋划事情！我的家人已经被审配抓进监狱，我还有什么脸面去见冀州的人们呢？”他决定拔剑自刎。但左右上前劝阻他：“公子何必轻生至此？袁绍不听直言，将来必然会被曹操所擒。既然您与曹公有旧，何不抛弃暗投明呢？”这两句话让许攸深思，他决定投降曹操。