只能任書佐。因美貌、聲音洪亮與才智受太守賞識，被邀請為女婿。受岳父幫助曾與劉備和劉德然共同師事於盧植。
公孫瓚後來在太守劉君下任御車。在劉太守犯法被發配交州日南時敢於違法喬裝成士兵沿途護送，途中劉太守獲赦還。公孫瓚歸來後因此德行被舉孝廉，任為遼東屬國長史。有一次公孫瓚跟隨數十名騎兵外出巡邏關塞，看到數百名鮮卑騎兵，公孫瓚就退到空亭對隨行隊伍說：「如不主動進攻必將被殺。」於是手執長矛策馬帶隊沖入鮮卑隊伍，殺傷數十人，雖幸於死，自己也損失過半。鮮卑人以此為戒，再不敢輕易越進關塞。公孫瓚升遷為涿縣縣令。
公元178年－公元184年（光和年間），邊章、韓遂叛亂，朝廷從幽州（今北京城西南）徵發三千精銳騎兵，並給予公孫瓚都督行事的符節，統帥此三千騎兵。公孫瓚率軍到薊中時，漁陽（今北京市密雲西南）人張純引誘遼西烏桓首領丘力居等叛亂，攻佔右北平郡（今河北豐潤東南）、遼西郡屬國的城市。公孫瓚以三千騎兵追討張純等叛賊，立下戰功，升為騎督尉。此時，屬國烏桓首領貪至王率眾歸降公孫瓚。公孫瓚又升為中郎將，封為都亭侯，進駐屬國，此後的五六年間，與北方遊牧民族爭戰不斷。
公元188年（漢靈帝中平五年），公孫瓚與張純、丘力居等戰於遼東屬國石門，張純等大敗，張純於是拋下妻兒逃入鮮卑境內。公孫瓚繼續追擊，由於太深入，反被丘力居圍困於遼西管子城二百餘日，糧盡士潰，士卒死傷大半。丘力居軍也糧盡疲乏，遠走柳城。朝廷詔拜公孫瓚為降虜校尉，封都亭侯，又兼領屬國長史。公孫瓚於是統領兵馬，守護邊境。每次一聽到敵人來襲，公孫瓚馬上聲疾色厲，作戰時像是打自己的仇人似的，甚至一直打到夜深。從此烏桓都害怕公孫瓚的勇猛，不敢再來進犯。公孫瓚常與身邊數十個善於騎射的人都騎白馬，相互間為左右翼，自號「白馬義從」。
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