了徹底解決三郡烏桓入塞為害問題，決定遠徵烏桓。
漢末，遼西、遼東、右北平三郡烏桓結合，是為三郡烏桓，其首領為遼西部的蹋頓。
三郡烏桓與袁氏關係一直很好，並屢次侵擾邊境，擄掠人口財物。
這年五月，曹操親率大軍到達無終（今薊縣）。
時正雨季，道路積水，「淺不通車馬，深不載舟船」。曹操從無終人田疇之議，改從一條久已斷絕，但「尚有微徑可尋」的路線進軍。
在田疇的引導下，曹操大軍登徐無山（今河北玉田北），出盧龍塞（今河北喜峰口附近），「塹山堙谷五百餘裡」，直指烏桓老巢柳城（今遼寧朝陽南）。
八月，曹軍進至離柳城不足二百里時，烏桓才發現，於是蹋頓與袁尚、袁熙等人率數萬騎兵迎擊。
二軍相遇，時曹軍輜重在後，「被甲者少，」而烏桓軍軍勢甚盛。
曹操登高瞭望，見烏桓軍雖多，但陣勢不整，遂命大將張遼為前鋒，乘烏桓軍陣稍動之機，向烏桓軍發動猛攻。
烏桓軍大亂，曹軍陣斬蹋頓，大獲全勝，胡、漢降者二十餘萬，袁尚等人逃奔割據平州的公孫康。
這時，有人勸曹操乘勢進擊公孫康，曹操說：「吾方使康斬送尚、熙首，不煩兵也。」
遂率軍還師。不久，公孫康果然斬殺袁尚、袁熙，並將其首級獻與曹操。
諸將不明所以，曹操說：「彼素畏尚等，吾急之則併力，緩之則自相圖，其勢然也。」於是，曹操攻破三郡烏桓，也徹底肅清了袁氏勢力。
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