建安二年正月，太祖自將六萬軍往攻紹，羽亦率兩萬軍往助。紹聞太祖來，棄廣宗東走，太祖急追之。許攸獻計于清河畔界橋設伏，太祖正攖其鋒，抱太宗仁皇帝安坐高臺，觀高順伏盾重挫紹軍，殺逢紀。紹軍遂大潰，諸部各自遠竄，多有降者。
太祖既覆紹軍，分幽、冀、司、并、青五州為幽、平、冀、營、青、雍、司、并、陜九州，以公孫越、公孫范、程普、關羽等為牧。遂委戰事于呂范，審配、婁圭、韓當副之。自攜太宗仁皇帝北返巡視春耕。
紹自清河、平原東逃，二月，至黃河口蓼城。見朱靈、太史慈率遼東船隊渡海而至，圍蓼城甚嚴，心力交瘁，死于城上。攸等皆降。沮授聞紹死，自殺，紹子譚奉鄴城降。
三月，太祖至高陽，書召張郃來降，遣其收公孫瓚部，拜瓚為衛尉，走之長安。五月，入濟南，以界橋事不得已殺許攸一人，余者皆赦死，發陜州徒刑三載，青州人心遂安。俄而，復舉高密鄭玄為太常，建大學，行科考，建三長制，又開幽州民屯為戶，并均田與之，復設屯田于冀、營、青、陜四州，攤口算于田賦，世稱救民涂炭，海內稱善。
三年，中原紛亂，堅、操、備、表、術、布等，縱橫交攻，民不聊生。太祖在河北，興業殖產，移屯民為編戶，民多樂之。秋，以公孫越、公孫范兩路出塞，會獵鮮卑于陰山，俘兩萬余落，斬首萬余，軻比能遠竄漠北，從此漠南無單于庭。
四年，于鄴城漳水畔筑銅雀臺。
五年七月，漢帝束發，太祖自鄴城往賀，既至長安，群丑震怖，王允聯諸逆相約謀太祖，重申舊誓。未幾，與會者八人，出首者四也。公卿請為大將軍，不應。將復請，外戚城門校尉董承、左中郎將伏完、右中郎將王斌憂之，相約為亂，起兵攻武庫不得，事敗見誅。左右復請殺王氏二子，并入宮處置董、伏二貴人。太祖喟然對曰：“吾負漢室行數載至此，雖得善始，不能善終，已多愧矣，焉能為區區意不平復違臣節？”左右雖應之，多不值也。太祖赦王允，留公孫瓚守長安，自將軍征蜀。至陳倉，以益州牧劉焉長子范為使，勸降其父；以成都趙謙為司徒，招撫益州各郡長吏；以騎都尉趙云為先鋒，出散關，扼武都道；以鎮西將軍公孫越為后軍，同雍州牧鐘繇轉運糧草。未幾，使者未歸、后軍未至，糧草未齊，有涼州西四郡屬官武威龐淯至，俱言西域之散亂，西部鮮卑之騷擾，四郡士民之悲苦，彼言辭懇切，椎心泣血，席中多有落淚者。太祖感其忠，嘆其誠，遂斫案立誓，易兵向西。韓遂、馬騰，聞之喪膽。騰子超為義從隊率，跪請于騰，固勸之，乃降，拜為執金吾。遂欲西竄，未行，聞趙云已鑿穿武山，立營于狄道，斷其通路，遂無奈東向請降。太祖拜其為平西將軍，領西域都護，駐它乾城，維護絲路商道。加云冠軍將軍，贈秩。