曹操在兖州站稳了根基，并通过采取“屯田天下”的措施，使兖州境内兵强 民富，天下英豪竞相归附，再加上曹操在政治上取得了“挟天子以令诸侯”的主动地位，他便欲策马扬鞭，与天下群雄逐鹿中原。
当时兖州附近有两大劲敌，一个是北面的袁绍，一个是东南的吕布，曹操欲 去之而后快。袁绍地广势众，曹操便先拿东面的吕布开刀。建安二年（公元197 年），曹操平定吕布，得了徐州，解除了东顾之忧，实力也进一步强大。而河北的 袁绍拥有翼、青、幽、并四州，军事实力远远超过曹操。曹操认为袁绍“志大而 智小，色厉而胆薄，忌克而少威，兵多而分化不明，将骄而政令不一，土地虽广 粮食虽丰，适足以为吾擒也”。不久，曹操便以天子的名义征讨袁绍。
曹操的目标首先是攻取河内郡。河内郡南控虎牢之险，北倚太行之固，是战 略要地。曹操亲自带兵渡过黄河，攻下河内。这样，曹操势力发展到黄河北岸 控制了战略要地，攻守皆可，为与袁绍对阵取得了战略上的胜利。
袁绍踌躇满志，目空一切，根本不把曹操放在眼里。于是，他亲点精兵10 万，战马万匹，直奔黄河。袁绍一面挥师南下，还一面派人联系刘表、张绣出兵 企图造成南北夹击曹操之势。形势对曹操不利，曹操决定先发制人。建安四年八月，曹操先渡黄河进军河北重镇（今河南荣县东北）。他派大将臧霸等率领精兵进入青州地界，进行阻击，防止袁绍从东面进攻，并命大将于禁屯兵河上，又派卫 凯镇抚关中，稳定西部。，九月，曹操亲自领兵出守官渡（今河南中牟县东北），与 袁绍隔水相望。南方的刘表正忙于征伐张绣，而张绣反而投靠了曹操，使袁绍南 北夹击的计划落空。
建安五年（公元200年）正月，袁绍发表檄文，移告州郡，正式向曹操宣战． 二月，袁绍派大将颜良、淳千琼和郭图进攻白马（今河南滑县东北），并把10万 大军集结在黎阳，准备渡河南进，直捣许都。白马告急，曹操采取荀攸的策略 引兵至延津，装着偷袭袁绍后方的模样，以吸引袁军注意力。袁绍不知是计，分 白马之军救援延津，而此时曹操正率轻骑，解白马之围。
袁绍发现中计，便亲率大军渡过黄河，追击曹操。曹操早已料到，命令军队在南面山坡下扎下营，等待袁军到来，两军接战，袁军败走，损兵折将。
袁绍并没有接受失败的教训，仗着人多势众，将大军集结在官渡北面的阳武 （今河南原阳县东南），与曹操隔水相对。袁绍的谋士沮授主张采取持久战来消耗 曹军实力。袁绍一意孤行，并没有采纳沮授的建议，将主力部队向官渡推进，安 营扎寨，并筑好防御工事。
袁绍大军逼近，曹操兵力不足万人，而且粮草将尽。许都的一些官员和曹军 中的一些将领暗中与袁绍互通信息，形势十分危急。曹操首先争取人心，稳定内 部，制定新的税收政策，实行户调，以保证军饷。又派人回到后方进行镇抚，以 巩固后方统治。在官渡前线，他严肃军纪，并以身作则，“割发自刑”，整肃了曹营。
九月，曹操向袁军发动进攻，但没有取胜，只好退回阵地坚守，等待时机。
但曹操的军粮一天天减少，士卒越来越疲乏，不能坐以待毙，只有寻找战机，主 动出击，迅速解决战斗。曹操得到情报，袁绍从河北运来1万多车粮食，囤积在 大营以北的故市，乌巢（均在今延津县内），并派大将淳于琼领1万精兵驻守。曹 操便亲率精锐部队5千人，打着袁军旗号，衔枚疾走，把马嘴也缚起来，出其不 意地包围了乌巢，放火烧掉粮草，并大破淳千琼军。
袁绍听说曹军进攻乌巢，便以为官渡空虚，认为是攻下官渡、歼灭曹军的好 机会。于是命令张瘦、高览率军进攻官渡。当他们听说乌巢粮草被烧，知大势已 去，便投降了曹操。曹操乘势出兵，袁绍只领着八百亲兵逃回黄河以北，不久， 袁绍抑郁成疾，吐血身亡。
袁绍死后，袁氏统治集团发生分裂，两个儿子一袁谭、袁尚各自拥兵自重i 互相攻伐。曹操及时利用他们兄弟间的矛盾，将他们各个击破：先与袁谭联手击 败袁尚，袁尚只身前往幽州，投奔次兄袁熙。曹操又挥戈北进，破袁谭千南皮 （今河北南皮境内），袁谭被杀。至此，冀、青二州全部落入曹操手中，袁熙部将 也起义投靠曹操。袁熙、袁尚见众叛亲离，只得逃往塞外，投奔乌丸，幽州也归 于曹操。
曹操并未罢休，他一定要清除袁氏的残余势力，并阻止乌丸的侵扰。建安十 二年（公元207年）五月，年已53岁的曹操北征乌丸。曹操先在河北开凿“平 虏"、“泉州“二渠，把淳沦河、孤水、沟河、白河、渎河连接起来，保证粮食运 输畅通。曹操大军到达无终（今河北蓟县），恰逢连天暴雨，道路泥泞，行军困 难。在田畴的建议并引导下，曹操率大军出卢龙塞（今河北喜峰口），越百檀（今 河北承德县西）天险，兵锋直指乌丸老巢柳城（今辽宁锦州西、朝阳南）。
当曹军距柳城只有200里时，乌丸方才发现。他们立即凑集乌丸骑兵1万余名，在凡城今河北平泉县）迎击曹操。乌丸骑兵英勇善战，气势汹汹，直取曹营．曹操匆忙 应战，看准乌丸骑阵动乱之时，一举击溃乌丸联军，并斩杀乌丸蹋顿单千。曹操 又乘胜占领柳城。袁尚、袁熙逃往辽东，投奔平州牧公孙康。不久，袁氏兄弟为公孙康所杀。
曹操平定乌丸三郡，基本上统一了北方，他又准备回师南下，饮马长江，一统天下。建安十三年七月，曹操亲率大军南征刘表，一路浩浩荡荡，同时又派一支轻骑兵从小道快速行进。曹操大军还在半路，刘表就得病死了，刘表的第二个儿子刘琼继承了其职位。九月，曹操大军到达新野，刘琼不战而降。寄屯于刘表境内 的刘备得知刘琼投降的消息，由樊城准备退守江陵。曹操发觉刘备打算抢占江陵 就亲率5千名精锐骑兵，以一昼夜三百里的速度追赶刘备，在当阳长扳坡与刘备 相遇。刘备匆忙应战，被曹操打得大败，只带了诸葛亮、张飞、赵云等几十人朝 东逃向汉水，会合关羽军队，来到夏口，与刘表长子、江夏太宗刘琦会合。曹操 则南下江陵，控制荆州。
曹操又率领水军顺江东下，欲与孙权决战千江东。孙权势弱，但周瑜等主战 派将领坚决要求抵抗。他看到了曹军远道而来，必定疲劳，且人心不齐的弱点 恰好这时刘备派诸葛亮前来东吴，向孙权挑明利害。在诸葛亮舌战群儒、反复劝 说孙权之后，刘备和孙权终于走向联合，共同对付曹操。而曹操此次南下，客观 条件并不成熟。这时，关西的马超、韩遂威胁着曹操的后方，曹操的主力部队刚平定乌丸三郡，尚未休整，士兵多为北方人，不习水战，又正值严冬，战马缺乏 饲料。果然大军乘船东进时，很多士兵得了疫病，并在军中传染蔓延，战斗力迅 速下降。先头部队在长江南岸与孙刘联军一相遇，便吃了败仗，退守赤壁。曹操 为克服战士不习惯水上生活的弱点，下令用铁链把船锁在一起，这样可以避免风 浪颠簸，但战船相互牵制，不能机动灵活作战，其致命的弱点是怕火攻。周瑜手 下将领黄盖正好看到了这一点，他诈降曹操，乘着东南风，带着装有柴草并注有 油膏的蒙冲斗舰，在离曹营不远处点燃柴草。风猛火烈，直冲入曹营。曹操战船 着火，因铁链锁着又无法分开，顷刻之间，曹操的舰队化为灰炵。江南岸的周瑜隔岸观火，并指挥快船冲杀过来。这一仗，曹操大败。
曹操带领着剩下的军队，向华容（今湖北监利西北）小道撤退。屋漏偏遭连 阴雨。路上暴雨滂沦，道路泥泞，曹军个个步履维艰，曹操下令士兵背草填铺道 路，骑兵才勉强通过。刘备、周瑜水路并进，追赶曹操直到南郡。这时，曹军又 饿又病，死了一大半，曹操就留下征南将军曹仁、横野将军徐晃镇守江陵，折冲 将军乐进镇守襄阳，自己率军返回北方。
赤壁之战后，由千孙刘联军长期围攻江陵，曹操就命曹仁放弃江陵，向北撤 退，把战略据点收缩在襄阳、樊城一带，死守据点不放。在东面的合肥，曹操与 孙权处千相持状态。江东孙权的政权更加巩固。刘备则自领荆州牧，又从刘璋那 里取得益州。这样，三国鼎立的局面形成了。
关西马超、韩遂一直是曹操的心腹大患。建安十六年（公元211年）七月 曹操亲自率军西征，过潼关，渡黄河，大败马超、韩遂，他们只身逃往凉州，关中遂定。马超失败后，又召集各路武装，并联络氐、羌军队，企图卷土重来。结 果曹操大军一到，便溃不成军。马超逃往汉中，投奔张鲁。而此时的张鲁虽仍占 据巴、汉地区，但也是难以自保。建安二十年，曹操又亲征汉中，张鲁投降。至此，关西全部平定。
曹操从陈留起兵到最后与孙权相持合肥，可谓南征北战，戎马一生。他在争夺汉中时总结道：“为将当有怯弱时，不可当恃勇也。将当以勇为本，行之以智计；但知任勇，一匹夫敌耳。“曹操正是这样的一个智勇双全的杰出军事指挥家。
