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漢獻帝建安四年（公元199年），東吳孫策身亡，其弟孫權繼承父兄基業，坐鎮江東。曹操封他為將軍。孫權為與曹操謀和修好，拒絕了袁紹提出的結盟抗曹請求。
建安五年（公元200年）八月，袁紹起冀、青、幽、並四州兵馬七十萬攻伐曹操。這就是曆史上著名的“官渡之戰”。
被關押在獄裏的謀士田豐，急向袁紹上書，勸他“隻宜靜守，不可妄興大兵”。袁紹不納忠言，要與曹操決一死戰。
曹操親統大軍七萬迎敵。戰前，他與謀士審時度勢，認為袁紹兵多、糧足，敵強我弱，不易取勝，但袁紹也有致命弱點：驕而無謀，忌賢拒諫。
袁紹的謀士沮授勸告袁紹：“我軍雖眾，而勇猛不及彼軍；彼軍雖精，而糧草不如我軍。我軍有糧，利在緩守，若能曠待時日，則彼軍不戰自敗；我軍若速進急戰，正中曹操下懷。望主公三思。”袁紹不但不聽，反將沮授鎖禁軍中。下令三軍速發官渡，將大軍七十萬，東、西、南、北四麵安營。
曹操采納郭嘉建議，當機立斷，以急戰挫其銳氣。
袁紹先用掘子軍挖地道不成，又築土山圍寨，日夜放箭襲擾。戰事相持一段時間，雙方互有勝負，但曹操終因糧草不濟、士兵疲憊，想棄官渡，退回許都。留守許都的荀彧寫信建議曹操堅守官渡，穩定軍心，戰能勝，退必敗。曹操一麵用劉曄設計的霹靂車對付袁紹的弓弩手，同時令徐晃等將騷擾袁軍的補給線，爭取主動。
袁紹派大將韓猛押送糧草往軍前接濟，被徐晃劫燒。謀士審配提醒袁紹：“烏巢乃我軍屯糧之處，必得重兵防守，以防不測。”
袁紹派嗜酒如命的淳於瓊去守烏巢。被囚禁的沮授不顧個人安危要求進見袁紹，急呼：“韓猛糧草被劫，烏巢危在旦夕。提防曹操出奇兵偷襲烏巢。”但這都未能引起袁紹重視。
曹操因糧草不濟，派人送密信往許都催糧，此信被袁紹謀士許攸截獲，他建議袁紹：“曹操屯軍官渡，可乘虛偷襲許昌。”袁紹不用其計，更對許攸產生懷疑，許攸又得知家屬被囚禁，憤而投奔曹營。
曹操見許攸來營寨，大喜，不及穿履，光腳出迎，對許攸施以大禮：“子遠肯來，乃天助我也。”他向許攸求破袁妙計，許攸告訴他：“我曾勸袁紹偷襲許昌。”曹操大驚：“袁紹若依子遠之計，我必大敗矣！”
許攸故意探問曹操軍糧還有多少，曹操隻是不肯明言，許攸大聲道：“你休瞞我，軍中糧草已盡！”並以操致荀彧之書信為證，操至此方才承認糧草已絕，向許攸揖拜，誠心求教破袁之策。
許攸告知曹操，袁紹七十萬大軍之糧草、輜重盡屯於烏巢，而守護烏巢的淳於瓊嗜酒無度，可奇襲烏巢。
曹操親率精兵五千，詐稱袁紹護糧官蔣奇，夜襲烏巢，盡燒其糧草，並將淳於瓊刺麵紋身，放回袁營羞辱袁紹。
袁紹派大將張郃、高覽進攻曹軍大營，因曹操早有埋伏，二人戰敗。袁紹聽信讒言，懷疑二將有降曹之心，因而作戰不力。張郃、高覽被逼無奈，投奔曹營。曹操見時機成熟，分兵八路直衝袁寨，大獲全勝，獲得許多糧食、輜重，又從袁紹帳中搜出許多曹營中人私通袁紹的書信。隨從建議將這些人全部斬首。曹操回答：“當袁紹強盛之時，我尚且不能自保，何況他人？”遂令將書信全部銷毀。全軍將士無不心服。
袁軍土崩瓦解，袁紹隻帶八百騎渡河逃走。沮授堅貞不降被射殺，曹操命厚葬於黃河渡口。田豐在獄中被袁紹賜死。