袁尚得知曹操再次北征，担心邺城有失，便放弃攻打平原的计划，急忙率军返回邺城。他的部将吕旷、吕翔见袁氏兄弟内斗不休，前途黯淡，便背叛袁尚，归降了曹操。袁谭得知此事后，为了拉拢吕旷、吕翔，偷偷刻了将军印，送给他们。曹操何等精明，很快就察觉到了袁谭的小伎俩，但他为了稳住袁谭，没有立刻戳破，反而与袁谭结为儿女亲家，暂时安抚住他，随后便率军返回。

袁尚回到邺城后，安排审配和苏由守城，自己则再次出兵攻打困守平原的袁谭。曹操见袁氏兄弟争斗不止，觉得有机可乘，便整顿大军，准备攻打邺城。当曹军行进到洹水时，距离邺城还有五十里。苏由原本打算作为内应，配合曹操里应外合拿下邺城，可计划不幸泄露。苏由无奈之下，只能在城中与审配展开激战，最终战败，逃出城去投奔曹操。

曹操得知消息后，立刻下令进攻邺城。他采用挖掘地道的战术，试图突破邺城的防御。审配也早有防备，在城内挖掘堑壕来对抗曹军的地道。审配的部将冯礼见曹军攻势猛烈，为了立功，偷偷打开突门，放进了三百多名曹军士兵。审配很快察觉了异样，他站在城楼上，指挥士兵用大石头砸向突门的栅门。栅门关闭，进入城中的曹军士兵全部被困，壮烈牺牲。

曹操见此计不成，便改变策略，围着邺城挖了一道周长四十里的壕沟。刚开始挖的时候，壕沟挖得很浅，看起来似乎很容易跨越。审配站在城楼上看到后，心中暗自嘲笑曹操，认为他不过如此，所以没有出城抢夺有利地形。可曹操却趁着夜色，命令士兵们奋力挖掘，一夜之间，壕沟变得又宽又深，足足有二丈。曹操还引漳水灌入壕沟，水淹邺城。从五月到八月，邺城被围困了数月之久，城中粮食断绝，饿死的人超过了一半。

袁尚得知邺城告急，心急如焚，急忙率领一万多人马回援。他沿着西山而来，向东到达阳平亭，此时距离邺城还有十七里。袁尚在滏水边安营扎寨，他命令士兵们举火，向城中示意援军已到，城中的审配等人看到火光，也举火回应。审配见援军已到，便出兵城北，想要与袁尚里应外合，冲破曹操的包围圈。曹操早有防备，迎头截击审配，审配抵挡不住，只能退回城中。袁尚也被曹操的军队击败，只能沿着曲漳扎营。

曹操乘胜追击，继续包围袁尚。还没等包围圈合拢，袁尚就感到大势已去，心中害怕，连忙派阴夔、陈琳向曹操乞降。曹操一心想要彻底消灭袁氏势力，拒绝了他们的请求。袁尚无奈，只能向滥口方向逃窜。曹操紧追不舍，再次将袁尚包围。袁尚的部将马延等人见大势已去，临阵投降，袁尚的军队瞬间土崩瓦解，他只能逃往中山。曹操缴获了袁尚的全部辎重，还得到了他的印绶、节钺以及衣物等。曹操故意将这些东西展示给袁尚的家人看，城中的人心顿时大乱，士气崩溃。