二月，袁绍派遣郭图、淳于琼、颜良前往白马，攻打东郡太守刘延。袁绍则亲自率领大军抵达黎阳，准备渡过黄河。夏四月，曹操决定北上救援刘延。荀攸向曹操献策道：“如今我军兵力较少，难以与袁绍正面抗衡，必须分散敌军的兵力，才有取胜的机会。您先率军抵达延津，做出要渡河袭击袁绍后方的态势，袁绍必定会分兵向西应对。此时，我们再派轻装部队迅速袭击白马，打他们个措手不及，这样便能一举擒获颜良。”曹操采纳了荀攸的计策。袁绍听闻曹操的军队要渡河，果然立刻分兵向西防御。曹操见袁绍中计，便率领军队日夜兼程，直逼白马。曹军距离白马还有十多里时，颜良才得知消息，大惊失色，赶忙仓促迎战。曹操派张辽、关羽作为先锋出击，二人勇猛无比，率军大破袁军，斩杀颜良，成功解除了白马之围。随后，曹操将白马的百姓迁徙走，沿着黄河向西行进。
袁绍得知颜良被杀，白马之围已解，恼羞成怒，立即下令渡河追击曹操的军队。袁绍的大军一直追到延津以南。曹操见状，下令军队在南阪下扎营，并派人登上营垒了望敌军。了望的士兵报告说：“敌军大约有五六百骑兵。”过了一会儿，又报告说：“敌军骑兵逐渐增多，步兵更是数不胜数。”曹操说道：“不用再报告了。”接着，他命令骑兵解下马鞍，放开马匹。此时，曹操从白马缴获的辎重物资正沿着道路运输。众将领看到敌军骑兵众多，心中担忧，纷纷建议曹操返回营寨防守。荀攸却说道：“这正是引诱敌军的计策，怎么能撤退呢！”不久，袁绍的骑将文丑与刘备率领五六千骑兵先后赶到。众将领再次焦急地说道：“可以上马迎敌了！”曹操却镇定自若地说：“还不到时候。”又过了一会儿，敌军骑兵越来越多，部分骑兵开始分散去抢夺辎重。曹操见时机已到，果断下令：“可以出击了！”于是，曹军骑兵纷纷上马，此时曹操的骑兵虽不满六百，但他们士气高昂，奋勇出击，大破袁军，斩杀文丑。颜良、文丑都是袁绍麾下的名将，两场战斗下来，皆被曹操所杀，袁绍的军队听闻此消息，大为震惊。曹操大获全胜后，率军返回官渡。袁绍则退守阳武。不久后，关羽寻得机会，逃离曹营，回到刘备身边。
八月，袁绍的军队逐渐向前推进，在沙堆旁安营扎寨，营寨连绵东西数十里。曹操也分兵扎营，与袁绍的军队对峙。双方交战，曹操的军队出师不利。（习凿齿所着的《汉晋春秋》记载，许攸曾劝说袁绍：“您不要与曹操正面交锋，应迅速分兵牵制他，然后直接从其他道路迎接天子，这样大事便可成功。”袁绍却不听从，固执地说：“我一定要先包围并击败曹操。”许攸听后，十分恼怒。）当时，曹操的军队兵力不足一万，且受伤的士兵占了十分之二三。（臣松之认为，曹操刚开始起兵时，就已经拥有五千兵力，此后百战百胜，战败的情况仅占十分之二三。况且曹操击败黄巾军后，收编了三十多万降卒，其他被他吞并的势力更是数不胜数。虽然历经征战会有人员伤亡，但兵力不应如此之少。况且双方扎营对峙，与冲锋陷阵、决一死战的情况不同。本纪记载：“袁绍拥有十多万大军，营寨东西绵延数十里。”魏太祖曹操虽然足智多谋、随机应变，但即便如此，又怎么可能凭借数千兵力，长时间与袁绍抗衡呢？从常理推断，我认为并非如此。袁绍扎营数十里，曹操能够分营与之对峙，这说明曹操的兵力不会太少，此为其一；袁绍若兵力是曹操的十倍，理应全力包围曹操，断绝其出入通道。然而曹操却能派徐晃等人袭击袁绍的运粮车，自己也能亲自出击淳于琼等人，进军返回都畅通无阻，这表明袁绍的兵力并不能完全压制曹操，曹操的兵力不会太少，此为其二；诸多书籍都记载曹操坑杀袁绍八万或七万人。八万人奔逃溃散，绝非八千人所能捆绑制服，而袁绍的大军却都乖乖受死，曹操若兵力太少，又怎能做到呢？此为其三。由此可见，这些记载可能是作者为了以少胜多的奇闻而夸大其词，并非真实记录。按照《钟繇传》的记载：“曹操与袁绍相持时，钟繇担任司隶校尉，送了两千多匹马给曹操的军队。”而本纪和《世语》都称曹操当时仅有六百多骑兵，那么钟繇送的马都到哪里去了呢？）
袁绍再次进军，逼近官渡，他下令军队堆筑土山，挖掘地道，试图以此进攻曹操的营寨。曹操针锋相对，也在营内堆土山、挖地道，与袁绍对抗。袁绍命士兵向曹操营中射箭，一时间，箭如雨下，营中行走的士兵都只能用盾牌遮挡，众人心中十分恐惧。此时，曹操的军队粮食短缺，他写信给荀彧，商议是否要退回许县。荀彧认为：“袁绍将全部兵力聚集在官渡，就是想与您一决胜负。您以弱敌强，若不能战胜袁绍，必定会被他所乘，这是关乎天下大局的关键时机。况且袁绍不过是一介布衣出身的豪杰，虽能聚集人才，却不懂得任用。凭借您的英明神武，再加上顺应天下大势，无论走向何方，都必定能成功！”曹操听后，觉得荀彧说得十分有理，便采纳了他的建议，继续坚守官渡。
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