白马初战告捷，是曹操采纳许攸之计，先引兵到延津，佯装渡河去袭击袁绍后方，调动袁绍分兵，趁着袁绍上当之机，再以轻装部队出其不意的出身文丑身后，突袭围攻白马的袁军。结果是袁军溃败，曹军获胜。计策的成功实施，也奠定了曹操未来的胜局。
白马之战的胜利是在袁强曹弱的情况下完成的，这改变了许多人对曹操的看法，原本不看好曹操的人也随之改变。更重的是这场胜利，改变了袁曹两个政治军事集团的态势，使得袁绍更加孤立无援。战争之初，当时的一些有识之士，在综合分析了曹、袁的优劣之后，认为袁绍外宽内忌，好谋无断，他们都比看好曹操，一致认为曹军虽处于劣势，但只要曹操应对得当，以逸待劳就能摆脱困境，局势会朝着有利于曹操的方向发展，事实刚才证明了这些。
曹操解除白马危机之后，他认为白马并不适合防御，与袁绍军在此大战弊端颇多，他主动选择放弃在白马的据点，迁徙白马百姓撤往官渡，物资沿河向西转移。
袁绍新败正在帅帐中喝着闷酒，生着闷气，非常憋屈，无处发泄，因为很大原因是他一意孤行坚持分兵延津，才被曹操抓住机会突袭文丑军后背，致使大军兵败前功尽弃。此时帐外传来一阵嘈杂声，一名探马快步上前跪倒到袁绍案几前，报告道：“启禀主公，南岸曹军在撤离白马！”袁绍正在气头上，下意识的怒目反问道：“你说什么？”探马小兵胆战心惊，不知道自己说错什么话，惹得主公发怒，但他还是吞吞吐吐重复了一次刚才的话。
袁绍闻言面色稍有缓和，问道：“你说的是真的？”
探马小兵斩钉截铁回答道：“回主公，千真万确！”
袁绍得知曹操在撤退，他决定率军渡河追击，打算先劫下曹军运输物资的车队，袁绍下令前锋部队沿河向西面的延津推进，袁军渡河并没有遭受到曹军的阻拦，大军很快渡过黄河抵达了延津南，他派大将文丑和刘备继续率兵追击曹军的运输队。此时曹操军队也撤到了延津，在白马西20里、南50里的南阪安营扎寨。
曹操的营寨距离河岸有一段距离，在防洪堤坝的南侧，一道堤坝完全遮挡了所有人的视线，当曹操派人打探袁军动向时，袁绍却完全看不到曹军的任何行动，对曹操的情况两眼一抹黑，而曹操对袁绍军了如指掌，袁绍的一切活动都在他的眼皮底下。
白马撤退下来的物资运输车队此时出现在了堤坝的北侧，出现在袁绍军的视野当中，文丑和刘备率领五六千骑兵衔尾追来，还有大量步兵紧跟其后。曹操麾下有些部将武官看到敌军骑兵众多而感到深深的不安，己方骑兵不到千人如何能敌，纷纷建议返回营寨防守。军师许攸向众人解释道：“好戏才刚开场，我们怎能够走了呢？”
袁绍军追上曹军物资运输队，犹如狼看见了羊，他们全部分散扑向车上的物资，进行抢夺，有些士兵还跳下马背去拉拽骡马缰绳强行让其调头，呵斥声响成一片，完全丧失了应有的警惕性。这时候曹操下令八百骑兵上马出击，曹操手下军士所有人跳上战马冲锋向敌人，顿时引发了袁绍军大规模的骚乱。混战之中，人喊马嘶，将不知兵，兵不识将，全部乱作一团，八百曹军骑兵如下山猛虎狠狠冲向惊慌失措的袁军，钢刀在他们脖子上掠过，人头滚滚。夏侯惇和曹仁、曹洪截杀住了文丑。三人共同对战文丑，文丑知道又中了曹操算计，内心惊慌无心恋战，拨马夺路而亡，曹军三员虎将如何肯放过文丑，三人围攻，文丑再猛也难敌过三人，不多久他身上伤痕累累，鲜血淋漓，最后被夏侯惇一刀砍下首级，刘备三兄弟见势不妙，连忙撤出战场。五六千袁军硬是被八百曹军打得落花流水，丧尽胆气，不敢再上前继续追击。
刘备三兄弟躲在远处看见袁军大败，剩下人马不敢继续与曹军作战，纷纷逃跑后撤。刘备知道此战袁绍军败局已定，他心中思索着自己该何去何从？如果他还是继续回到袁绍那里，以袁绍那外宽内忌，喜欢推卸责任的性格，他很有可能要承担延津之战失利的责任，连同文丑之死也有可能都要算在他头上，搞不好二弟关羽在禹城斩杀颜良的都要被耙出来清算，他如何还能在袁营立足。再者说袁绍实非明主，跟着这个的人迟早要为其陪葬，另外宿居在别人屋檐之下，他刘备何时才能出人头地。刘备思虑良久，既然北方已无他的容身之地，何不去南方，去南方先争下一块地盘，再慢慢发展壮大实力，迟早有一天他能够抗衡袁曹，三分天下必有其一。思考至此，他又无比惆怅，刘备望向身边几十人，他现在实力太弱小了，不足以拿下一块地盘栖身，还是得投靠他人寻求收留，思来想去刘备将目光放到荆州刘表身上，因为刘表与他同为宗亲，同样装逼范十足，喜交贤达。刘备打仗屁本事没有，尽是逃跑，但他看人见缝钻营的本领一流。刘备想到就干，连忙带着数几十人南下荆州投奔刘表，刘跑跑真不愧跑跑，脚底抹油功夫真不赖，几天时间就离开曹操和袁绍势力范围。当然刘备进入荆州之前，他装装逼，摆摆派头，派遣简雍为使去襄樊见刘表，表达投靠之意，没想到刘表真吃这一套，当即同意接纳刘备来荆州，并且将新野给刘备养兵。刘备没想到刘表如此豁达爽快，还给了一个小县城养兵，他决心以此为契机崛起，先治好新野，招兵买马，扩充实力，再谋王图霸业。然而刘表做梦都没想到正是这个决定让刘备日后乘机掘了其在荆州的根基，夺了他苦心经营十几年的荆襄之地，软禁了他的子嗣。刘备正是应了一句俗话“龙游浅滩遭虾戏，一遇风云便龙腾九天。”
延津之战获胜后，曹操战略撤退到官渡，他带着人口和物资很顺利地撤回到了设在官渡的营寨，把官渡和黄河之间的土地都留给了袁军。袁绍虽得到了大片土地，却损失了一员能征善战的大将，刘备也不知所踪，两战两败，军心士气深受打击。袁绍已经不复当初出兵征讨曹操那般意气风发、斗志昂扬，他现在骑虎难下，选择撤军显然是不可能，第一袁绍一向好面子，他丢不起那个人，让世人笑话他害怕曹操；第二袁绍付出那么大的代价占据了兖州大片土地，他怎么可能轻易放弃。袁绍只能继续战斗下去，直到双方彻底分出个胜负来，战争才会结束。
袁绍八万大军紧随曹军其后，全部在官渡正北的阳武安营扎寨，他完全忽略了审配、麴义等人提出在延津留守部分兵力确保黄河通道安全的建议，又下令淳于琼将粮草全部从黄河北岸运到乌巢。
曹操撤军至官渡防守，标志着他由战争初期的外线防御转到内线防御，由沿黄河防御转变成依托鸿沟、汴水防御。曹操在战争前期已经达成了预定目标，两战两胜，严重挫败了袁绍军的锐气，歼灭了袁绍近两万部队，让其付出惨重的代价。曹操撤至官渡也是他多方考量审时度势的结果，首先思考到袁绍兵多而自己兵少，黄河千里多处可以渡河，如果分兵把守恐怕也是防不胜防，不仅无法阻止袁军南下，而且会使自己本就处于劣势的兵力更加分散，更加难以对应接下来的战争，倒还不如自己主动后撤，让出大片土地给袁绍，拉长袁绍军粮草运输线，待机而动。另外官渡地处鸿沟上游，濒临汴水，鸿沟西连虎牢，东下淮泗，为许昌东北的屏障，是袁绍夺取许都的关键和必争之地，而曹操自己军队在此补充粮草也比较便利。这些举措之后曹军已经在战略上甩开袁绍几条街，加上曹操知人善用，采纳忠言，手下人团结一心，袁绍失败只是时间问题。
袁绍接连两战失利，但总体上兵力、粮草、军备、财力各方面仍然占据着明显的优势。袁绍手下谋士逢纪向他提出徐图缓进的策略，逢纪指出袁军虽然人多势众，但是纪律松弛，桀傲不驯，论武勇，他们明显比不上曹军。单纯武力难以讨得到便宜，但可以以自身优势持久对峙，拖长战事，慢慢来消耗曹操底蕴。可惜袁绍急功近利，不听逢纪建议。
建安五年（公元200年）七月，袁绍让所有渡过黄河的部队全线压上来，准备南下进攻许都。八月，袁军主力接近官渡，依沙建营，七万大军连营数十里，曹操隔着汴水与袁军对峙，曹军涉水出击，被袁军击溃。九月，曹军再度出击，交战方失利，再次退回营寨坚守。袁绍下令士兵堆土成山，锯木建楼，袁军士兵们再站木楼之上用箭矢俯射曹营。曹军士兵展开反去，使用霹雳车抛射石块击毁了袁军所建木制箭楼。袁军又挖掘地道，玩起了地道战进攻曹营，曹军针锋相对，在军营内挖掘纵横交错的深沟对抗，粉碎了袁军地道的计策。袁绍和曹操在官渡战场斗智斗勇，袁绍做为进攻方可选择的余地很大，但曹操的防守越来越有些吃力。
双方不知不觉中相持了三个月，曹操处境变得越发艰难，前方将士缺衣少粮，疲惫不堪。袁绍派韩荀率军绕过官渡直击许昌，虽被曹仁击溃，但造成曹操后方不稳，朝廷反对之声抬头，搞得曹操有些焦头乱额，心乱如麻，每天都有成千上百的士兵因为自己死在眼前，他内心有些崩溃，几乎失去坚守的信心，好在许攸、毛玠、华歆，刘晔给他打气分忧。袁绍这边恰恰相反，郭图、辛毗与审配、逢纪争斗得越来越厉害，尽给袁绍添堵，他们间这种毫无意思的扯皮拉筋往往导致很多好的建议被搁置，继而影响到了原先有利于袁绍的形势突然急转直下。
长期对峙粮食消耗巨大，这时候袁绍派淳于琼带领万人向北去迎接运粮车队，逢纪特意就此事提醒袁绍说：“可增派蒋奇领一支兵马在外侧应淳于琼，以防止曹操偷袭。”郭图提出趁着曹操倾军而出，再次以轻骑奔袭许都的建议。袁绍由于上次他派韩荀袭击许都无功而返，还损兵折将，他不想再分兵冒险，袁绍拒绝了郭图的建议。恰巧郭图家人犯法被审配抓捕入牢收监，郭图气愤难平深夜饮酒发泄不快，酒后吐言将袁绍乌巢屯粮，淳于琼北上迎接运粮队等机密泄漏出来，正好又被袁营中的曹军密探探知到了，密探将这一消息快速传递给了许攸。
许攸连夜带着密报到曹操大帐面见曹操，与他商量接下来的应对，袁绍对这些还蒙在鼓里。曹操看过许攸递过来的密报，当即召集众将前来大帐议事，众人认为这是摆脱目前窘境的机会，很快商量的结果就出来了，曹操决定他和夏侯惇率领五千步骑夜袭乌巢，他又下令于禁和李典各带二千人在半道埋伏阻止袁军增援乌巢，事成之后接应自己大军回归；曹洪、许攸留守大营，带领二万一千士兵加强警戒做好防守，防止袁绍狗急跳墙攻打大本营。
半夜明月星稀，曹操亲率五千步骑，沿途打着袁军旗号，人衔枚、马衔环，马蹄又用布条包裹住，使其行动中不发出太大响声，各每个士兵都带上一束柴草，利用暗夜走小路直扑乌巢。
袁绍军中有曹操的密探，同样曹操军也有袁绍的细作，况且曹操的情形很不乐观，许多人暗中联络袁绍，秘密书信来往。袁绍很快就得知曹操亲率大军袭击乌巢的消息，他一方面派韩猛、蒋奇率领轻骑救援乌巢，另一方面下令麴义、高干、吕旷、吕翔率领重兵猛攻曹军大营，借此机会破了曹营，断绝曹操的根本。
当曹操率军抵达乌巢时突然发动袭击，不给对方反应的时间，骑兵直接冲杀向正在睡梦之中护卫粮草运输车队的士兵，万名士兵顿时许多人失去了生命，乐进在万军丛中找到了接运粮食至乌巢的袁军大将淳于琼，几个回合下来被乐进大刀斩于马下。曹操骑兵冲锋大刀长剑斩向还处于蒙逼当中士兵的头颅，马蹄踏过不所所措的袁军；曹操步兵分成若干小队，点燃手中柴草，投向袁绍屯积在乌巢的粮草堆上，大火迅速燃起照亮了半边天。
远在官渡前线的袁绍看见大火，知道曹操已经成功烧毁了自己的粮草，一屁股跌坐在地上。率领轻骑援救乌巢的韩猛、蒋奇被于禁、李典带兵拦住去路，看见乌巢方向火起，知晓一切都木以成舟，无法挽回。 韩猛、蒋奇急速撤军，回去袁绍身边。麴义、高干带重兵攻打曹操大本营，面对曹营如铁桶般的守卫，久攻不下，乌巢粮草被烧的消息传到两人这里，他们意识到大势已去，再坚持攻打曹营，很可能被曹操回军两面夹击，连忙紧急撤离。
这一夜注定不是一个平凡的夜晚，袁绍粮草被烧，派出去的几路大军毫无建树，无功而回，淳于琼战死，还损失了近万兵马，他的形势急转直下，更要命的是军中随时可能断粮。曹操怎么可能放过如此天赐良机，得知大本营安然无恙，他趁你病要你命，下令夏侯惇、乐进于禁、李典、曹洪分五路追击袁军，全线进攻袁绍大营。袁绍丧失了粮草，军心焕散，士兵无心恋战，早已无斗志，又在撤退途中被曹军衔尾追击，死伤者无数，很快就溃不成军，曹军大获全胜。
袁绍兵败如山，犹如丧家之犬从官渡撤到武原，再到阳武，直至白马，大部分土地又重归曹操所有，袁绍原先十万精锐仅剩万人，这还不算完，又在延津渡河北归时遭袭，最后只带着两千人逃回河北，他自身差点被曹军活捉。