他首先派颜良进攻白马的东郡太守刘延，企图夺取黄河南岸要点，以保障主力渡河。四月，曹操为争取主动，求得初战的胜利，亲自率兵北上解救白马之围。此时谋士荀攸认为袁绍兵多，建议声东击西，分散其兵力，先引兵至延津，伪装渡河攻袁绍后方，使袁绍分兵向西，然后遣轻骑迅速袭击进攻白马的袁军，攻其不备，定可击败颜良。曹操采纳了这一建议，袁绍果然分兵延津。曹操乃乘机率轻骑，派张辽、关羽为前锋，急趋白马。关羽迅速迫近颜良军，冲进万军之中杀死颜良并斩首而还，经过一番交战，关羽望见了颜良麾盖，在张辽军队的掩护下，关羽策马冲到颜良身边，在万众之中刺死颜良，又拔出腰间佩刀斩其首级而归。
从始自终，袁军诸将都不能挡住关羽。曹操挥动着自己手中所持"麾"，徐晃等人的后续部队奉令冲杀。袁军溃散，袁军溃败。袁绍获知曹操袭击乌巢后，一方面派轻骑救援，另一方面命令张郃、高览率重兵猛攻曹军大营。可曹营坚固，攻打不下。当曹军急攻乌巢淳于琼营时，袁绍增援的部队已经迫近。曹操励士死战，大破袁军，杀淳于琼等，并将其粮草全数烧毁。张郃、高览闻得乌巢被破，于是投降曹操，导致了军心动摇，内部分裂，大军崩溃。袁绍仓惶带八百骑兵退回河北，曹军先后歼灭和坑杀袁军七万余人，也有说是八万人。
战役结果
官渡之战，经过一年多的对峙，至此以曹操的全面胜利而告结束。曹操以两万左右的兵力，出奇制胜，击破袁军十万。
这个战例成为中国历史上以弱胜强，以少胜多的典型战例。曹操以其非凡的才智和勇气，写下了他军事生涯最辉煌的一页。公元202年，袁绍因兵败忧郁而死，曹操乘机彻底击灭了袁氏军事集团，公元207年，曹操又征服乌桓，至此，战乱多时的北方实现了统一。
