壯年曹操迎獻帝、遷都于許和恢復農業(yè)生產是曹操得以成功的兩個重要條件。

從建安二年起，曹操利用他“挾天子以令諸侯”的政治優(yōu)勢，東征西討，開始了他翦滅群雄，統(tǒng)一北方的戰(zhàn)爭。

其時，在曹操的北邊，是占有冀、并、幽、青四州的袁紹；南邊，是占據揚州的袁術；東南，是占據徐州的呂布；正南，是占據荊州的劉表；西邊，是關中諸將。此外，董卓部將張濟之侄張繡投降劉表后，屯駐于宛縣（今河南南陽），對許都形成威脅。

建安三年（１９８）九月，曹操東征徐州，進攻久與他為敵的呂布。在曹軍攻勢之下，呂布軍上下離心，十二月，呂布將侯成、宋憲等生擒呂布謀士陳宮歸降曹操。呂布見大勢已去，下城投降。曹操將呂布、陳宮處死，收降呂布將臧霸、孫觀等人，初步控制了徐州。

當時，群雄實力最強的是袁紹。曹操預作布置，命在青州有潛在影響的臧霸等人攻入青州，占領齊（治今山東臨淄）、北海（治今山東壽光東南）等地，鞏固右翼；又命大將于禁屯軍黃河南岸，監(jiān)視袁軍。不久，張繡聽從謀士賈詡之計，投降曹操，曹操大喜，拜張繡為揚武將軍，解除了后顧之憂。這年十二月，曹操自率軍屯于官渡（今河南中牟北），準備迎擊袁紹。

劉備在徐州牧陶謙死后，曾一度出任徐州牧，后徐州被呂布攻占，劉備投奔曹操。曹操認為劉備是個英雄，先后表他為豫州牧、左將軍。曹操攻占徐州不久，淮南袁術準備逃往青州往依袁紹，曹操派劉備去截擊。建安五年正月，董承等人謀誅曹操事泄，被曹操殺掉。劉備遂襲殺徐州刺史車胄，占據徐州。

曹操為了免于將來同袁紹作戰(zhàn)時前后受敵，決定先消滅在徐州立足未穩(wěn)的劉備。時諸將皆怕袁紹乘機來攻許都，曹操對此胸有成竹，說：“劉備，人杰也，今不擊，必有后患。袁紹雖有大志，而見事遲，必不動也�！彼爝M軍，以迅雷不及掩耳之勢擊破劉備，劉備逃奔袁紹。

曹操袁紹是當時北方最強大的一股勢力，也是曹操統(tǒng)一北方最強大的敵人。袁氏一門，自袁紹曾祖袁安以下，“四世居三公位”，“門生故吏遍于天下”，勢力本就很大，后袁紹取得冀、并、幽、青四州之地，實力大增，有軍隊數(shù)十萬人。袁紹以其長子袁譚、次子袁熙、外甥高干分守青、幽、并三州，后方穩(wěn)固，兵精糧足，根本不把曹操放在眼里。他挑選精兵十萬、戰(zhàn)馬萬匹，志在一舉消滅曹操。建安五年二月，袁紹命大將顏良等人進兵白馬（今河南滑縣北），自率大軍進屯黎陽（今河南�？h東），向曹操發(fā)動進攻。

曹操的實力比袁紹弱得多。曹操所占的大河以南地區(qū)，地盤既小，又是四戰(zhàn)之地，殘破不堪，還沒有完全恢復，物資比不上袁紹那樣豐富。曹操的兵力也遠不及袁紹，其總兵力大概不過幾萬人，投入前線的兵力據《武帝紀》說“兵不滿萬，傷者十二三”。劉宋、裴松之認為此數(shù)不準確，曹操的兵力不會如此之少，但曹操兵力遠遜于袁紹卻是毫無問題的。袁紹大軍來攻，許都震動。曹操安慰眾將說：“吾知紹之為人，志大而智小，色厲而膽薄，忌克而少威，兵多而分畫不明，將驕而眾令不一，土地雖廣，糧食雖豐，適足以為我奉也�！辈懿賹υ�紹有很深的認識，他敢于在袁紹將要大軍壓境之時抽身去進攻劉備，正是基于這種認識之上。

建安五年二月，袁軍顏良等人圍攻白馬，拉開了大戰(zhàn)的序幕。四月，曹操親自率兵北上解白馬之圍，他采納謀士荀攸之計，先進軍延津（今河南延津北，在白馬以西），做出要渡河襲擊袁軍的態(tài)勢，吸引袁軍分兵西向，然后突然轉向迅速趕往白馬。曹操軍突然殺到，袁軍措手不及，關羽“策馬刺良于萬眾之中，斬其首還，紹諸將莫能當者”，袁軍大敗，白馬之圍遂解。曹操救出白馬軍民，沿黃河西撤。袁紹聞知，立即渡河追趕曹操。曹操見追兵漸近，命軍士解鞍放馬，并置輜重于道。袁軍追兵大至，爭搶輜重，陣形混亂。曹操率領僅有的騎兵突然殺出，大破追兵，陣斬袁紹另一大將文丑。顏良、文丑為袁軍名將，二將分別被殺，袁軍大震。曹操初戰(zhàn)得勝，主動撤軍，繼續(xù)扼守官渡。

八月，袁紹大軍連營而進，東西數(shù)十里，依沙堆為屯，進逼官渡。曹操分兵堅守營壘，伺機而動。袁軍向曹營發(fā)動猛攻，先是作高櫓、起土山，由上向曹營中射箭，接著又挖地道，欲從地下襲擊曹營，皆被曹操以相應辦法擊破。兩軍一攻一守，相持近二個月。久戰(zhàn)之下，曹操處境極為困難。

十月，袁紹從河北運來糧草萬余車，派大將淳于瓊等帶萬余人看守，屯于離袁紹大營四十里的烏巢。恰好這時袁紹謀士許攸來投曹操，獻計讓曹操偷襲烏巢。曹操大喜，親率精銳步騎五千人，乘夜從小路偷襲烏巢。曹操軍至烏巢，命四面放火，袁軍大亂，淳于瓊拒營死守。袁紹聞知，急忙派兵救授，曹操左右見“‘賊騎稍近，請分兵拒之�！�操怒曰：‘賊在背后，乃白！’士卒皆殊死戰(zhàn)，遂大破之，斬瓊等，盡燔其糧草”。當袁紹聽說曹操襲擊烏巢時，認為這正是攻破曹操大營的好機會，因此派去的援兵很少，而以重兵圍攻曹操大營。但曹營未破，烏巢敗訊已經傳來，袁軍潰散，大將張郃等人投降曹操。袁紹棄軍逃回黃河以北。于是曹軍大獲全勝，斬首七萬余級，盡獲袁軍輜重圖書珍寶。曹操清點袁紹書信，得到自己部下寫給袁紹的信，盡燒之，說：“當紹之強，孤猶不能自保，而況眾人乎！”

從客觀條件上說，曹操本處于劣勢，但由于他能正確分析客觀條件，善于聽取別人的正確意見，所以能揚長避短，采用正確的戰(zhàn)略戰(zhàn)術，使戰(zhàn)爭向有利于自己的方面轉化，經過自己主觀上的努力，終于贏得了勝利。

官渡之戰(zhàn)，曹操擊潰了最大敵人袁紹，由他統(tǒng)一北方已是大勢所趨。

建安七年，袁紹病死，袁紹的兩個兒子袁譚、袁尚不和，發(fā)生火并。袁譚不敵袁尚，向曹操乞降。

建安九年二月，曹操乘袁尚出兵攻打袁譚之機，進軍圍攻鄴城。袁尚率軍回救，依滏水（今滏陽河）為營，曹操進軍將其營寨包圍。袁尚害怕，請求投降，曹操不許。袁尚乘夜逃跑，袁軍潰散。袁尚逃奔中山（今河北定縣）。曹操命人拿著繳獲袁尚的印綬節(jié)鉞招降鄴城守軍，城中斗志崩潰。鄴城遂被曹操攻破。第二年正月，曹操又以負約為名，攻滅袁譚，冀州平定。于是，曹操讓還兗州牧，改任冀州牧。

袁尚兵敗后，逃奔幽州刺史袁熙。不久，袁尚、袁熙又逃奔三郡烏桓。

建安十二年，曹操為了肅清袁氏殘余勢力，也為了徹底解決三郡烏桓入塞為害問題，決定遠征烏桓。漢末，遼西、遼東、右北平三郡烏桓結合，是為三郡烏桓，其首領為遼西部的蹋頓。三郡烏桓與袁氏關系一直很好，并屢次侵擾邊境，擄掠人口財物。這年五月，曹操親率大軍到達無終（今河北薊縣）。時正雨季，道路積水，“淺不通車馬，深不載舟船”。曹操從無終人田疇之議，改從一條久已斷絕，但“尚有微徑可尋”的路線進軍。在田疇的引導下，曹操大軍登徐無山（今河北玉田北），出盧龍塞（今河北喜峰口附近一帶），“塹山堙谷五百余里”，直指烏桓老巢柳城（今遼寧朝陽南）。曹軍進至離柳城不足二百里時，烏桓才發(fā)現(xiàn)，于是蹋頓與袁尚、袁熙等人率數(shù)萬騎兵迎擊。八月，二軍相遇，時曹軍輜重在后，“被甲者少，”而敵軍軍勢甚盛。曹操登高瞭望，見敵軍雖多，但陣勢不整，遂命大將張遼為前鋒，乘敵陣稍動之機，向敵軍發(fā)動猛攻。烏桓軍大亂，曹軍陣斬蹋頓，大獲全勝，胡、漢降者二十余萬，袁尚等人逃奔割據平州的公孫康。這時，有人勸曹操乘勢進擊公孫康，曹操聽從謀士郭嘉的意見，說：“吾方使康斬送尚、熙首，不煩兵也�！彼炻受娺�師。不久，公孫康果然斬殺袁尚、袁熙，并將其首級獻與曹操。諸將不明所以，曹操說：“彼素畏尚等，吾急之則并力，緩之則自相圖，其勢然也�！庇谑�，曹操攻破三郡烏桓，也徹底肅清了袁氏勢力。同年郭嘉就因水土不服，氣候惡劣，日夜急行操勞過度，在曹操北歸前病逝，而公孫康斬殺袁尚、熙競在郭嘉之料中。