袁术得知曹操的军队已经到来，便命令大将桥蕤率领五万军队作为先锋。两军在寿春边界相遇。桥蕤首先出战，与夏侯惇交锋，但不过三回合，就被夏侯惇刺死。袁术的军队大败，仓皇逃回城中。突然，有报告称孙策发兵攻击寿春的西边，吕布的军队攻击东边，刘备、关羽、张飞则带领军队攻击南边，而曹操亲自率领的十七万大军则攻击北边。袁术大惊失色，急忙召集文武百官商议对策。杨大将建议说：“寿春地区近年来水旱灾害频发，百姓都缺乏粮食。现在又出动军队骚扰百姓，百姓心生怨恨，军队也难以抵挡。不如留下军队在寿春，不与敌军交战；等到敌军粮草耗尽，自然会生变。陛下可以率领御林军渡过淮河，一是可以到富饶的地方就食，二是可以暂避敌军的锋芒。”袁术采纳了杨大将的建议，留下李丰、乐就、梁刚、陈纪四人，分别率领十万军队坚守寿春；其余将领和士卒以及库藏的金玉宝贝，都尽数收拾起来，渡过淮河去了。
却说曹操的十七万大军每日消耗的粮食极为庞大，而各郡又遭遇荒旱，粮食接济不上。曹操催促军队速战速决，但李丰等人坚守寿春，闭门不出。曹操的军队与敌军相持了一个多月，粮食即将耗尽。于是，曹操向孙策借得粮米十万斛，但仍然不够分配。管粮官任峻的部下仓官王垕向曹操报告说：“军队人数众多，粮食却很少，我们该如何应对呢？”曹操说：“可以先用小斛来分发粮食，暂时缓解一下燃眉之急。”王垕担心地问：“如果士兵们抱怨，该怎么办？”曹操说：“我自有计策。”王垕只好按命令以小斛分散粮食。曹操暗中派人到各军营去探听士兵们的反应，果然听到士兵们都在抱怨，都说丞相欺骗了大家。于是，曹操秘密召见王垕说：“我想向你借一样东西，来平息士兵们的怨气，你千万不要吝惜。”王垕问：“丞相想借什么？”曹操说：“我想借你的头来向士兵们示众。”王垕大惊失色，说：“我实在是无罪的啊！”曹操说：“我也知道你是无辜的，但如果不杀你，军队就会发生变故。你死后，你的妻子儿女我会自己抚养，你不必担心。”王垕还想再说什么，但曹操已经叫来刀斧手，将他推出门外，一刀斩首，然后将他的头悬挂在高竿上，并贴出告示说：“王垕故意用小斛分发粮食，盗窃官粮，现已按军法处决。”这样一来，士兵们的怨气才逐渐平息。
第二天，曹操传令给各营将领：“如果三天内不能合力破城，所有人都将被斩首！”曹操亲自到城下督战，指挥士兵们搬运土石，填平壕沟，堵塞堑壕。城上的箭矢和石头如雨点般落下，有两名裨将因为畏惧而退回，曹操抽出宝剑亲自在城下将他们斩首。然后，他自己下马，亲自参与填坑的工作。在曹操的激励下，大小将士都奋勇向前，军威大振。城上的守军无法抵挡，曹兵争先上城，斩断关隘，打开城门，大队人马涌入城中。李丰、陈纪、乐就、梁刚都被生擒，曹操命令将他们全部在市集上斩首示众。随后，曹操下令焚烧了伪造的宫室殿宇以及一切违禁物品，寿春城中的财物被洗劫一空。曹操与众人商议后，决定进军渡过淮河，追赶袁术。然而，荀彧劝阻道：“近年来荒旱连连，粮食匮乏，如果再进兵，只会使军队疲惫，百姓受损，未必有利。不如暂且返回许都，等到来年春天麦子成熟，军粮充足，再图谋进攻。”曹操犹豫不决。就在这时，突然有快马来报，说张绣依托刘表，再次猖獗起来，南阳、江陵等县也再次反叛。曹洪率军抵抗，但连输数阵，现在特来告急。曹操于是立即给孙策写信，命令他跨江布阵，作为刘表的疑兵，使其不敢轻举妄动。曹操自己则决定立即班师回朝，另议征讨张绣之事。临行前，曹操命令刘备仍然屯兵小沛，与吕布结为兄弟，互相救助，不再相互侵犯。吕布则领兵返回徐州。曹操私下对刘备说：“我让你屯兵小沛，其实是‘掘坑待虎’之计。你只需与陈珪父子商议，不要失策。我会作为你的外援。”说完后，两人便分别离开了。
曹操率领军队回到许都，有人报告说段煨杀了李傕，伍习杀了郭汜，并将他们的首级献上。段煨还活捉了李傕全族老小二百多人，押送到许都。曹操下令将这些人在各城门处斩首示众，号令天下，百姓们无不拍手称快。天子升殿，召集文武百官，举行太平筵宴，并封段煨为荡寇将军，伍习为殄虏将军，各自领兵镇守长安。二人谢恩后离去。曹操随即上奏称张绣作乱，应当出兵讨伐。天子亲自为曹操送行，此时正是建安三年夏四月。曹操留下荀彧在许都调遣兵将，自己统领大军进发。行军途中，曹操看到沿途的麦子已经成熟，但因为战争的原因，百姓们都逃避在外，不敢收割麦子。曹操于是派人告知远近的村民和各地守境的官吏说：“我奉天子之命，出兵讨伐叛逆，为百姓除害。现在是麦子成熟的季节，我因为不得已而举兵，所以命令大小将校，凡是经过麦田的，如果有践踏者，一律斩首。军法严明，希望百姓们不要惊疑。”百姓们听到这个消息后，无不欢喜称颂，纷纷在道路两旁拜见曹操的军队。当曹操的军队经过麦田时，士兵们都下马用手扶着麦子，传递着走过去，不敢践踏。然而，突然田中飞起一只鸠鸟，曹操的马受到惊吓，窜入麦田中，践踏了一大块麦田。曹操立即召来行军主簿，商议自己践踏麦田的罪行。主簿说：“丞相怎么能议罪呢？”曹操说：“我自己制定的法律，自己却违反了，怎么能够服众呢？”说完，就拔出佩剑想要自刎。众人急忙上前阻止。郭嘉说：“按照古代《春秋》的义理，法律不适用于尊贵的人。丞相统领大军，怎么能自我伤害呢？”曹操沉思了很久，然后说：“既然《春秋》上有‘法不加于尊’的说法，我就暂且免去一死。”于是，他用自己的剑割下一缕头发，扔在地上说：“我就用这缕头发代替首级吧。”然后派人将头发传给全军看，并说：“我践踏了麦田，本来应该斩首示众，现在就用这缕头发代替。”全军将士看到这一幕后，无不肃然起敬，严格遵守军令。后来有人写诗评论这件事说：“十万大军十万心，一人号令众难禁。拔刀割发权为首，方见曹瞒诈术深。”
当张绣得知曹操引兵前来时，他急忙发信给刘表，请求他作为后援。同时，张绣与雷叙、张先两位将领率领军队出城迎战。两军对阵，张绣骑马出阵，指着曹操骂道：“你是个假仁假义、没有廉耻的人，和禽兽有何区别！”曹操大怒，命令许褚出战。张绣则令张先与许褚交锋。只打了三个回合，许褚就斩杀了张先于马下，张绣的军队大败。曹操率领军队追赶至南阳城下。张绣逃入城中，紧闭城门不出。曹操围城攻打，但见城壕宽阔，水势又深，难以接近城池。于是，他命令士兵们运来泥土填平壕沟；又用土布袋和柴薪草把混合在一起，在城边堆成梯凳；还设置了云梯来窥探城中的情况。曹操亲自骑马绕城观察了三天。在这三天里，曹操命令士兵在西门的城角上堆积了大量的柴薪。然后，他召集了众将，准备从那里攻上城墙。城中的贾诩看到这种情景，便对张绣说：“我已经明白了曹操的意图。现在我们可以利用他的计策，反其道而行之。”这正应验了那句老话：“强中自有强中手，用诈还逢识诈人。”至于贾诩和张绣将如何实施他们的计策，且听下文分解。