汉献帝建安四年(公元199年)，袁绍最终战胜了公孙瓒，袁绍拥有了冀、青、并、幽四个州，人多势众，兵强马壮，袁绍不顾谋士的反对，决定集结十万精锐部队向许都挺进，袁绍想和曹操一决雌雄，把曹操消灭掉。
曹操马上北上迎敌。八月，曹操的军队北渡黄河，在黎阳安营扎寨。九月，曹操派兵驻守官渡。十二月，曹操把自己的大本营设在官渡，他让东郡太守刘延守白马，益寿亭侯于禁驻守延津。曹军和袁军就隔河相望，摆来了决战的态势。
建安五年(公元200年)二月，袁绍进兵黎阳，以黎阳为大本营，袁绍企图渡河和曹军主力决战。袁绍派颜良攻击白马，又派文丑攻打延津，战争的重点放在白马。四月，刘延的三千人马在白马抵抗不住了，便求援驻扎在官渡的曹操。
曹操决定增员白马，谋士荀攸认为袁绍兵多，可以采用声东击西，分散他的兵力，做出准备北渡黄河包抄袁绍后方的驾驶。曹操采用了荀攸的建议，袁绍果然上当了，派兵增援延津。于是，曹操带领部队大张旗鼓地向北挺进，走到延津附近，又派张辽、关羽为前锋突袭白马。
在张辽军队的掩护下，关羽策马冲到颜良身边，在万军之中刺死颜良，又拔出腰间佩刀斩颜良的首级，白马解围。《三国志·关羽传》记载：“绍遣大将(军)颜良攻东郡太守刘延於白马，曹公使张辽及羽为先锋击之。羽望见良麾盖，策马刺良於万众之中，斩其首还，绍诸将莫能当者，遂解白马围。曹公即表封羽为汉寿亭侯。
曹操解了白马之围以后，于是带着白马人民沿着黄河往西走。走到延津南面的时候，和渡河而来的袁军相遇，一场遭遇战在所难免。曹操的军队在一个高坡上，袁绍的军队杀过来。哨兵报告：敌人那边来了五六百骑兵。过了一会又报告：骑兵又多了，补兵多的说不过来。曹操不让再报告了!于是下令：“解鞍放马，原地休息”，还故意把辎重丢在道路只从旁。
文丑和刘备的骑兵冲过来以后，发现地下的辎重，纷纷下马去抢。曹操一声令下，六百铁骑从高坡上冲下，打的袁军满地找牙。《三国志·徐晃传》记载：“从破刘备。又从破颜良，拔白马。进至延津，破文丑，拜偏将军。”
这一仗打得惊心动魄，《三国志》也在《武帝纪》中记载“大破之”，曹操虽然初战告捷，但是不敢掉以轻心。他明白自己的势力不如袁绍，于是全军退回官渡，从而放弃白马和延津。曹操退回官渡，对曹操有利，既可以集中兵力，又可以节约财力，还可以诱敌深入。敌军一旦深入，补给线就会拉长。补给线拉长，战争就会增加成本，胜利的可能性就会减少。
七月，袁军进阳武，准备南下进攻许都。八月，《三国志》记载：“绍连营稍前，依杀塠为屯，东西数十里。公亦分营与相当，合战不利。”九月《资治通鉴》记载：“庚午朔，日有食之。曹操出兵与袁绍战，不胜，复还，坚壁。”
这个阶段，袁绍在军营里建起高楼，堆起土山，居高临下往曹营放箭，曹军伤亡惨重。所有的人只好把盾牌顶在头上，一个个非常害怕。曹操为了反击制造了“霹雳车”，就是把大块石头像炮弹一样发射到袁军营里去，击毁袁军的楼橹。
袁绍派人挖地道，准备偷袭曹操。曹操挖壕沟来对付袁绍，又派奇兵袭击袁绍的运粮车，烧得袁绍叫苦不迭。这一阶段，也没有分出胜负。但是，战争如此旷日持久，谁也受不了，老百姓苦不堪言，曹操也是心力交瘁。
《三国志·武帝纪》及《资治通鉴》记载：“九月的一天，曹操看见运粮的士兵非常辛苦，实在不忍心就脱口而出说，却十五日为汝破绍，不复劳汝矣。”曹操这个时候，已经坚持不下去了。远在许县的荀彧却鼓励他一定要坚持。
《三国志·武帝纪》，荀彧回信说，袁绍倾巢而出，孤注一掷，这是要和您决一死战啊!他是绝不会善罢甘休的。《三国志·贾诩传》，贾诩对曹操说，明公的智慧超过袁绍，勇敢超过袁绍，用人超过袁绍，决断超过袁绍。有这四大优势，却半年不能胜利。只要抓住机遇，一鼓作气，片刻功夫就可以成功。
机遇说来就来，曹操咬紧牙关决心坚持下去，发生了三件事情，让袁绍大势已去。第一件事情就是“刘备开溜”，刘备从汝南逃回袁绍的大本营以后，就向袁绍提出联合刘表。袁绍让刘备“将本兵复至汝南”，刘备也趁机开溜了。
刘备为何开溜?刘备兵败汝南回到黎阳以后，袁绍的脸色就不好看。根据史书记载，袁绍父子对刘备也是“倾心敬重”。刘备的开溜，很可能预感到袁绍要失败，只好一走了之。《三国志·先主传》说“阴欲离绍”。
第二件事情就是“许攸叛逃”，许攸叛逃的原因有三种说法，《武帝纪》记载：“许攸贪财，绍不能足，来奔”，《荀彧传》记载：“审配以许攸家不法，收其妻、子，攸怒叛绍。”习凿齿《汉晋春秋》的说法，袁绍不听许攸的建议，许攸劝袁绍留一部分军队看住曹操，然后抄小路前往许县劫持天子，大功告成。袁绍不听，于是许攸愤怒，一气之下投奔了曹操。
其实这三种说法可以合并，许攸发现袁绍不听取他的意见，又不能满足他的要求，不足为谋，也不足共图。再加上老婆孩子被捕，自己当然要走。许攸一走，袁绍可能要战败，因为袁绍在冀州建立根据地的时候，就跟着袁绍。许攸这个人又足智多谋，又掌握了大量的军事情报，他的叛逃，不仅对袁绍是重大损失，而且还会动摇军心。
曹操一听说许攸来投，《曹瞒传》记载：“抚掌笑曰，吾事济矣”。许攸来到曹营，就为曹操出了“火烧乌巢”的计谋。曹操也当机立断，亲自率领骑兵直奔乌巢。乌巢却没有重兵把守，曹操化作袁军，趁着夜色，抄小路，急行军突袭乌巢，一把火烧光了袁绍所有的军需物资和后勤设备。
第三件事情“张郃反水”，《三国志·张郃传》记载，曹操突袭乌巢，袁绍也得到了消息，张郃主张增援，郭图反对，郭图认为应该攻打曹操的大本营，曹操的大本营被攻，一定来救官渡，这样乌巢也就解围了。张郃认为不可能，曹操的大本营顷刻之间攻不下。乌巢又抵挡不了曹操，恐怕只能当俘虏了。
袁绍不听张郃的意见，听取郭图的意见。派轻兵救援乌巢，派重兵攻打官渡，事情的结果完全如张郃所料。郭图为了推卸责任，只好嫁祸张郃，袁绍这个人，又要面子，决定拿张郃问罪。张郃前方不利，后院失火，只好和部下高览烧了战车，向曹操投降。
刘备开溜，袁绍失去了外援;许攸叛逃，袁绍丢了智囊，张郃反水，袁绍折了臂膀。这都说明袁绍大势已去，张郃一投降，曹操马上按照贾诩的建议，抓住机遇，集中兵力，大举反攻。众叛亲离的袁绍也失去了战斗力，带着袁谭弃军而走，落荒而逃。
建安七年(公元202年)五月袁绍发病呕血而死，建安九年(公元204年)曹操击败袁尚，建安十年(公元205年)曹操击败袁谭，平定冀州，袁谭被杀。建安十二年(公元207年)九月，辽东太守公孙康谋杀袁绍的接班人袁尚、袁熙，将其首级送回曹营，不可一世的袁绍家族彻底灭亡。
如果没有许攸来投奔曹操，曹操决策可能要继续和袁绍对峙，曹操很有可能被拖垮。曹操肯定也会偷袭乌巢的，曹操之所以没有在许攸之前投降，主要是采纳了荀彧和郭嘉的建议，再坚持一下。实在坚持不下去，很有可能撤军。
如果曹操撤军的话，在整个战疫中肯定由主动变成被动，许都可能保不住了，曹操会带着他的人马整个撤离，去别的地方找个新的根据地，很有可能袁绍“挟天子以令诸侯”。所以，没有许攸来投奔曹操，曹操在官渡之战，战胜袁绍的可能性不大。
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