袁绍信以为真，就没再派人去乌巢，而是增兵去官渡。
张合和高览攻打曹操的营地，结果被夏侯惇、曹仁、曹洪三路夹击，袁军大败。曹操又从背后杀过来，把袁军围得水泄不通。张合和高览好不容易逃了出去。袁绍收到乌巢的败军，看到淳于琼被割了耳朵鼻子手指，气得不行，直接把淳于琼给砍了。
郭图怕张合和高览回来揭穿他，就先在袁绍面前说他们的坏话，说他们故意不用力，导致部队损失。
袁绍信了，派人去叫他们回来问罪。郭图又先派人告诉张合和高览，说袁绍要杀他们。使者到了，高览问为什么叫他们，使者说不知道。高览一剑把使者砍了，张合吓了一跳。
高览说：“袁绍听信谗言，肯定会被曹操抓，我们不能坐以待毙，不如投降曹操。”
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张合说：“我早就这么想了。”
于是两人带着部队去投降曹操。
夏侯惇说：“张合和高览来投降，不知道是真是假。”
曹操说：“我用恩情对待他们，就算他们有异心，也能变好。”
就让两人进来。两人放下武器，跪地投降。
曹操说：“如果袁绍听你们的，就不会败了。你们来投降，就像微子离开殷商，韩信投奔汉朝一样。”
就封张合为偏将军、都亭侯，高览为偏将军、东莱侯。两人高兴坏了。
袁绍失去了许攸、张合、高览，又丢了乌巢的粮食，部队人心惶惶。许攸劝曹操赶紧进攻；张合和高览请求当先锋；曹操同意了。就让他们带兵去劫袁绍的营地。夜里三更，三路部队一起出动，混战到天亮，各自收兵，袁绍的部队损失了一大半。
荀攸出了个主意，说：“现在可以假装调动部队，一路去酸枣，攻击邺郡；一路去黎阳，切断袁军的退路。袁绍听到这个消息，肯定会惊慌，分兵抵抗；我们趁他们调动的时候攻击，袁绍就能被打败。”
曹操用了这个计策，让部队到处宣扬。袁绍的部队听说这个消息，来报告说：“曹操分兵两路：一路去邺郡，一路去黎阳。”
袁绍吓坏了，急忙派袁谭带五万人去救邺郡，辛明带五万人去救黎阳，连夜出发。
曹操知道袁绍的部队调动了，就分出大队人马，八路一起出击，直接冲向袁绍的营地。袁军都没有斗志，四散逃跑，结果大败。袁绍连盔甲都来不及穿，只穿着单衣就上马跑了；小儿子袁尚跟在后面。张辽、许褚、徐晃、于禁四个将领带兵追赶袁绍。
袁绍急忙过河，把图书、车辆、财物都扔了，只带了八百多骑兵逃走。曹操的部队追不上，但得到了很多战利品。杀了八万多人，血流成河，淹死的人不计其数。
曹操大获全胜，把得到的财物分给士兵。在图书中发现了一堆书信，都是许都和军中的人和袁绍暗中勾结的信。
手下人说：“可以一个个对照名字，抓起来杀了。”
曹操说：“袁绍强盛的时候，我自己都保不住自己，何况别人呢？”
就下令把信都烧了，不再追究。
袁绍兵败逃跑，沮授因为被囚禁，跑不掉，被曹操的部队抓住了。曹操和沮授早就认识。
沮授看到曹操，大声说：“我不投降！”
曹操说：“袁绍没脑子，不听你的话，你怎么还这么固执呢？我要是早点得到你，天下就不用担心了。”
就好好对待他，留在军中。沮授在营中偷了匹马，想回袁绍那里。曹操生气了，就把他杀了。沮授死的时候脸色都没变。
曹操叹气说：“我错杀了忠义的人！”
就命令好好安葬他，在黄河渡口建了坟墓，墓碑上写：“忠烈沮君之墓。”
曹操于是下令进攻冀州。