三月，郡中驟遇鮮卑萬騎侵入，于柳城虜郡守母，載以叩郡治陽樂。太祖臨盧龍，又匯兵數千，欲有所為也。然遼西廣闊，自盧龍出柳城三百里，出陽樂五百里，所慮尤無能也。時婁圭在側，獻奇計，欲以太祖親身犯險，左右皆怒，拔刀示刃者數矣。太祖乃排眾曰：“子伯者，棄家來投，千里相隨，吾視之為股肱，安可疑乎？”遂行。
太祖與公孫范、程普、韓當、婁圭五騎疾趨柳城，挾鮮卑莫戶部，偽為胡騎，突入陣前，賊以矛突普，普赤手奪矛，反挑殺之，復棄矛，如是者再三，鮮卑膽寒，俱大驚而退。太祖在后喟然曰：“當時虎臣，何如程德謀者？”普由是知名塞外。韓當亦臨陣射殺鮮卑中部大人柯最坦。
太祖既救郡守母而歸，乃與圭、普立于丘上觀漢軍擊鮮卑，兩萬騎卒，呼嘯如潮，天地變色，一擊而破。圭大嘆曰：“人生于世，大丈夫當領萬軍如是！”太祖笑曰：”既如此，若得勢，且與你萬騎。”遼西太守趙苞在側，既感其恩，又壯其言，愈奇之。戰后即以女妻之，即孝武趙皇后也。或曰：“君少年知名，前途坦蕩，然與太守婚姻，惜乎以避嫌失郡中孝廉之途也！”太祖不悅：“吾輩擇偶但以德行觀之，焉能論前途得失？”不數日，幽州刺史劉虞過遼西，見太祖，大喜曰：“見君如遇美玉也，豈能棄之野地？”郡中議論，皆言太祖將舉州茂才也。然不日，有使自洛中至，乃三公并舉，以天下紛擾，特以勇猛知兵法科，公車直入洛中。鄉人乃復贊曰：“錐處囊中，其穎自出也，遼西公孫，豈慮前途乎？”
太祖公車入洛，須臾不停，過私門而不入，直入恩師太尉劉寬府中。鄉中故人陽球在座，乃戲曰：“君何其速也，憂得劣官乎？”太祖慷慨曰：“國家板蕩，四海不寧，正當吾輩用命之時，珣正憂不得其職也，豈以名利患之？固求邊郡軍職，以效國家！”座中自陽球以下，皆正色避之。劉公亦壯其言，乃表別部司馬，出屯雁門。蔡邕聞太祖將行，盡托藏書數千卷，囑之運返遼西版印。
太祖攜韓當、呂范至雁門平城，凡數月，上至刺史、兩千石，下至白身、黔首，莫不赤誠以待，推心置腹。乃至于上下一體，豪杰相投。曾將兵十余，護徙民千余過黃河，有賊知其兵少，夜窺營寨。太祖坐于帳前，指揮若定，賊首舉箭指之，然目其風儀，不忍殺，乃射轅門火盆而去。其得人心如此。又明察太守之惡，遂單騎往謁刺史董卓。得專署，衣不解帶，徹夜而返，一日而發其罪，便檻車洛陽。蓋勢如雷霆，乃郡中驚怖，上下惶恐，以至官吏不署。太祖于府中觀郡中文書，察事業凋敝，民生艱難，乃嘆曰：“天下洶洶，皆此僚也！”遂奮不顧名而親執郡政。旬月之間，督理吏治，清察弊端，勸行農桑，舉薦賢才，待新府履任，已政通人和，百廢具興也。至八月，整軍已畢，會獵白登山校武，獲白鹿而歸。
熹平五年十二月，朝議北討鮮卑，分三路出塞邀擊，太祖以別部司馬隸于右路護烏桓校尉夏育。鮮卑可汗檀石槐令三部大人逆戰之，三路隔絕，軍情恍惚。太祖燭見萬里，窺得虛實，乃于晚日軍中用飯時急謁之，自請為前部，不避劍矢，疾趨彈汗山。育許之，太祖即拔本部千五百人，兩日連趨百里，直至歠仇水下，鮮卑王庭方五千兵，見之震恐，待大軍援，將畢其功于一役也。然中路使匈奴中郎將臧旻忽敗，使麾下屬吏孫堅突圍告之，育聞之，亦肝膽俱喪，乃遺輜重、棄太祖而走。太祖深夜聞之，仰天嘆曰：“夏育雖惡，然軍中士卒皆無辜也，且若其為檀石槐銜尾所食，則燕代之地無兵矣，數郡百姓將為荼毒。”乃決意夜渡歠仇水，火燒彈汗，以身誘檀石槐回軍。將渡，諸將皆努力爭先，自求先登而請太祖安坐河南，太祖厲聲問曰：“臨陣奮戰，大丈夫豈可隔河而望活乎？”言盡，乃以一部疑兵臨橋擾敵，自領軍暗以馬匹連繩相結做浮橋，遂親握馬首而渡。既渡，不及披甲，便復發神武躍馬突陣，眾將隔河觀之，無不振奮，乃爭相入水。敵軍甚眾，太祖既當先而戰，又無甲，乃屢受刀矢。凡受數創，皆不裹，凡受數矢，皆折而擲地，由是三軍用命，賊眾喪膽。當是時也，將有失馬者或拽袍澤馬尾突陣，士有矢盡者皆索鮮卑尸身續射，故賊雖眾，仍至速敗。太祖乃迫近王庭，舉火焚之，夏夜風盛，其光煙直映百里，震動漠南。鮮卑軍望見，紛紛北走救之，漢軍大部幸而得返。太祖創重昏迷，范、當護之，死戰得脫，又遇雨失道，幾死者數矣，賴天佑沿河重入塞內，遂返屯平城。高順時為軍中陪隸，有大功，太祖拔為軍侯，賜字素卿。