劉表則響應了袁紹攻曹的號召，派人策動諸州郡陰謀反曹，而陽安都尉李通則拒絕了袁紹、劉表的反曹號召。除了陽安郡之外，豫州的其余諸郡大多響應袁紹的號召。
關中諸將表示中立，既不助袁，也不助曹。
十一月，張繡準備同意，賈詡卻當著張繡的面回絕了袁紹的來使，準確地指出袁紹不能容人，而投降曹操有三點優勢：曹操挾天子令諸侯，名正言順；曹操兵力較弱，更愿意拉攏盟友；曹操志向遠大，一定能夠不計前嫌。張繡聽從賈詡的建議，率眾歸順曹操，被拜為揚武將軍。
戰爭過程
前期
建安五年（200年）正月，車騎將軍董承、偏將軍王服、越騎校尉種輯接受了漢獻帝的衣帶詔，欲誅殺曹操，但事泄，被曹操夷滅三族。袁紹終于獲得了名正言順的開戰理由，于是，袁紹奉衣帶詔討伐曹操，派陳琳書寫檄文并公開發布，檄文中把曹操罵得無法忍受。袁、曹兩家公開宣戰。
當曹操正部署對袁紹作戰時，參與了衣帶詔之謀的劉備起兵反曹。劉備占領下邳，屯據沛縣（今江蘇沛縣）。劉備軍增至數萬人，并與袁紹聯系，打算合力攻曹。曹操為保持許都與青、兗二州的聯系，避免兩面作戰，于次年二月親自率精兵東擊劉備，迅速占領沛縣，轉而進攻下邳，迫降關羽。劉備全軍潰敗，只身逃往河北投奔袁紹。當曹、劉作戰正酣之時，袁紹別駕田豐建議袁紹“舉軍而襲其后”，但袁紹以幼子有病為辭拒絕采納，致使曹操從容擊敗劉備回軍官渡。
曹操派遣臧霸、孫觀、孫康等人牽制青州刺史袁譚。
二月，袁紹進軍黎陽，企圖渡河尋求與曹軍主力決戰。他首先派大將郭圖、淳于瓊、顏良進攻白馬的東郡太守劉延，企圖奪取黃河南岸要點，以保障主力渡河。
四月，曹操為爭取主動，求得初戰的勝利，親自率兵北上解救白馬之圍。此時謀士荀攸認為袁紹兵多，建議聲東擊西，分散其兵力，先引兵至延津，偽裝渡河攻袁紹后方，使袁紹分兵向西，然后遣輕騎迅速襲擊進攻白馬的袁軍，攻其不備，定可擊敗顏良。曹操采納了這一建議，袁紹果然分兵延津，令正在進攻白馬的郭圖、淳于瓊率軍向西，挺進延津。沮授勸阻袁紹道：“顏良的性格急促狹小，雖然驍勇，但不可以讓他獨自擔任大將。”袁紹不從。
在郭圖、淳于瓊等人率軍奔赴延津后，曹操乃乘機率領輕兵迅速襲擊顏良。曹軍以中郎將張遼、偏將軍關羽為前鋒，曹操親率裨將軍徐晃等人繼其后。關羽望見了顏良麾蓋（大將所乘戎車，設幢麾、張蓋），在張遼軍隊與顏良軍隊交戰之時，關羽策馬沖到顏良身邊，在萬眾之中刺死顏良，又拔出腰間佩刀斬其首級而歸。袁軍諸將都不能擋住關羽。袁軍潰散。
曹操解了白馬之圍后，遷徙白馬的百姓沿黃河向西撤退[21]。袁紹率軍渡河追擊，軍至延津南，派大將文丑與劉備繼續率兵追擊曹軍，曹操當時的騎兵不足六百，駐于南阪（在白馬南）下，而袁軍達五六千騎，尚有步兵在后跟進。曹操令士卒解鞍放馬，并故意將輜重丟棄道旁。袁軍果然中計，紛紛爭搶財物。曹操突然揮動著自己手中所持“麾”。下令發起攻擊。徐晃等人翻身上馬，終于擊敗袁軍，殺了文丑（文丑為亂軍所殺，并不是關羽斬殺），順利退回官渡。顏良、文丑都是河北名將，卻被一戰而斬，袁紹軍隊的銳氣被挫傷。