曹操探知袁绍分兵，立刻升帐派兵，分八路杀进袁绍大营。袁绍军才激战一夜，白天又频繁调兵，早就人困马乏，毫无防范。突然听得四周响声震天，曹操大军杀到，袁绍军早无斗志，只吓得魂飞魄散，四散奔逃。袁绍只穿着内衣，光着脚，骑上一匹无鞍马，带着幼子袁尚夺路而逃。曹军一路追赶，袁绍苦不堪言，只得将图书、车仗、金帛等抛在道旁，只带着八百余骑亲随抢渡黄河而去。
其他袁兵可没这么幸运，前有黄河天险，后有曹操恶兵，只得四散逃命，七十万大军顷刻间土崩瓦解，烟消云散，被杀者八万余人，投入黄河溺死者更是不计其数。经此一役，河北局势就此逆转。
曹操大获全胜，传令将缴获的金银珠宝、奇珍异宝、绫罗绸缎等赏给立功将士。袁绍所弃图书中有大量许都和曹营中私通的书信，曹操沉吟片刻道：“那时袁绍兵强马壮，便是本相自己也不知道能不能战而胜之，何况其他人呢。来啊，将所有书信通通烧掉，此事不许再提。”刘墉见曹操赏罚分明，胸怀大度，佩服得五体投地。那些写信的人见曹操一字不看，当面毁掉书信，羞愧难当，对曹操愈发感恩。
袁绍仓皇逃至黎阳北岸，大将蒋义渠出寨迎接入内。袁绍见七十万大军只余亲随八百余人，悔不听田丰之言致此大败，又羞又愧。逢纪与田丰素来不和，又妒嫉田丰才干，便趁机诬陷田丰，说他听到袁绍大败在狱中捂掌大笑。袁绍大怒，立即传命让田丰自裁。
袁绍回到冀州，知道沮授被杀，田丰自刎，心里更加气闷，不理政事。夫人刘氏道：“主公，如今内忧外患，世事难料，河北基业交与何人打理，还是应早做决定。”袁绍想想也是，便召集众谋士商量立嗣之事，看谁能够承继他的事业。袁绍有三个子，长子袁谭镇守青州，次子袁熙镇守幽州，三子袁尚是夫人刘氏亲生，形貌俊美，武艺高强，袁绍特别喜欢。只不过那时嫡庶有制，长幼有序，袁绍虽有心立袁尚为嗣，却不得不听取众谋士的意见。没想到众谋士都各为其主，有的向着袁谭，有的向着袁熙，有的向着袁尚，争了半天也没有结果。
郭图道：“主公，袁谭身为长子，又率重兵在外，主公若废长立幼，必致父子反目，兄弟失和，彼此刀兵相见。如今大敌当前，更应精诚团结，以抗曹操，立嗣之事以后再说吧。”袁绍优柔寡断，踌躇了半晌，只得点头同意。便在此时，有人来报，袁熙引兵六万，自幽州来；袁谭引兵五万，自青州来；外甥高干亦引兵五万，自并州来，皆至冀州助战。
袁绍闻听大喜，传令兵发仓亭，与曹操决战，以报官渡之恨。
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