攻打徐州
曹操凭借兖州这块大的地盘发展耕植业，储蓄军需物资，又连续打败了袁术、黑山军及南匈奴，有效地巩固了在兖州的统治。
粮食有了，士兵有了，地盘也有了。曹操的实力得到质的飞跃，成了一个拥兵数十万的中原诸侯。
曹操经过多年的奋斗，干出了一番不凡的成就，便想让他的父亲曹嵩搬来兖州居住。于是，曹操给在琅琊躲避战乱的父亲曹嵩写了一封信，叫他率全家一起来兖州。
此时，曹操心满意足地期盼着父亲曹嵩的到来，并想起了小时候父亲的包容与宠爱，感慨不已。
曹嵩接到儿子曹操的来信后大喜过望，知道去了兖州自己就安全得多了，而自己一把年纪也想安享晚年了。
曹嵩带着全家人，携带辎重一百余车，浩浩荡荡地从琅琊赶往兖州。与此同时，曹操命令泰山太守应劭带兵在半路迎接曹嵩，并将其安全送到兖州来。
但意想不到的一件事情发生了，当曹嵩的车队来到徐州地盘时，在阴平县驻守的徐州牧陶谦的一个部将见财起意，唆使一些士兵对曹嵩车队进行抢劫。
在华县与费县的交界处，陶谦的部将带领士兵假扮强盗突然发动袭击，劫杀了曹嵩和他的小儿子曹德，抢走了这一百余车财物，分赃后各自逃走了。
泰山太守应劭在路上听到这个消息后吓得魂飞魄散，赶紧跑到袁绍那里保命，免得大怒的曹操追究自己“护驾”不周的责任而砍自己的脑袋。
当曹操接到父亲曹嵩被陶谦的部将劫杀的消息后，曹操怒火冲天，并认为陶谦是罪魁祸首。
由此，徐州牧陶谦成了替罪羊，也成了曹操复仇的目标。
于是，曹操率众将士浩浩荡荡从兖州出发，直奔徐州而去。
初平四年（公元193年）秋，曹操率领精兵强将直奔徐州，沿路攻城拔寨，大开杀戒，每攻下一城就下令屠城，取虑、睢陵、夏丘等地无一幸免。
曹军先后攻拔徐州十余城，所到之处，鸡犬不留。
曹操前锋大将曹仁打败陶谦部将吕由，过境屠城以示威。陶谦引军迎击曹军，却遭到了曹仁与曹操合兵击败。遭遇大败的陶谦，只得带着残兵败将逃离彭城，退守城池坚固的东海郯城。
曹操以优势兵力大破徐州各县城，势不可当。曹操乘胜打破彭城、傅阳，大肆杀戮当地居民。数万人被驱赶到泗水河中淹死，尸体阻塞了泗水整个河道，导致河水为之断流。据《后汉书》记载：“凡杀男女数十万人，鸡犬无余，泗水为之不流，自是五县城保，无复行迹。”从此，五县地界之内，再也没有人的踪影，鸡犬不闻。这就是东汉末年的徐州大屠杀。曹操攻打徐州时人为制造的大屠杀惨案，这是他一生最大的污点。
兴平元年（公元194年）二月，徐州牧陶谦在危急存亡之际向公孙瓒部将田楷求救。田楷接到求救信后，与同在公孙瓒部下任平原相的刘备一起前往救援陶谦。
刘备自从投靠公孙瓒后，因屡次建立战功被朝廷提拔为平原县令，随后又兼任平原国相。当时，刘备自己有一千多名兵卒，再加上幽州、乌桓一些少数民族的骑兵及跟随他们的民众，共凑成了数千人的救援部队，与田楷一起赶赴徐州援救。
在曹军经过郯城时，陶谦的部将曹豹和刘备率军截击曹军，但被曹操打败。刘备的杂牌军当然不是曹操的对手，但随后陶谦又调拨了四千丹杨士兵和一批军需物资给他，以便帮助他抵挡曹操的进攻。此时，陶谦把关系徐州安危的重任寄托在了刘备的身上。
其实，刘备也是一个想干大事业的人，早就在暗处积攒资本，以图有朝一日能大展宏图。刘备见陶谦极力拉拢他，给他提供相当大的支持，便决定离开公孙瓒归附陶谦。
就这样，刘备脱离了田楷的管控投靠陶谦，并帮助陶谦抵抗曹操的进攻。作为回报，陶谦向朝廷举荐刘备为豫州刺史，率军驻扎小沛，作为掎角之势共同抵抗曹操的进攻。
曹军兵临城下，兵强马壮，阵容整齐。曹操身穿缟素，纵马出阵，扬言要杀死陶谦。
陶谦情知不敌曹军，便紧闭城门不敢应战。
徐州的地理位置十分重要，历来是兵家争夺之地。无论是报私仇，还是为了发展个人事业需要，曹操都想拿下整个徐州。但想不到的是，在战局越来越有利于曹操的时候传来了一个不好的消息——陈宫联合张邈等人叛变了。
由于兖州发生了一场意想不到的叛乱，曹操不得不撤军回去。恰好此时，刘备派使者来为陶谦与曹操讲和，曹操担心自己的大本营兖州失守，便卖了一个人情给刘备，撤军回去镇压叛乱了。
后方着火
曹操在郯城打败刘备后，又乘胜攻下襄贲县，所经之处“鸡犬亦尽，墟邑无复行人”。不过，就在曹操在前线打胜仗时，他的后院着火了，而且还是一场烧他的老巢的大火——东郡守备陈宫与陈留太守张邈等人同谋叛乱，引领吕布入主兖州为牧。
曹操嗜好杀戮，不管是百姓还是名士，都难逃其屠刀。曹操曾经下令处死了数名兖州名士，包括九江原太守边让，起因都是一些小事。在被曹操下令处死的兖州名士中，就包括陈宫的朋友。
陈宫是一个讲义气的性情刚烈之人，素与兖州名士们往还，保持着友好的情谊。陈宫看见曹操下令处死了他的朋友，但无能为力去援救，而这次趁曹操带着大部队出征徐州之际，正好与曹操反目。
不仅陈宫与曹操反目，而且从事中郎许汜、王楷也一起背叛了曹操，他们早已看不惯曹操的所作所为了。他们共同商议对策，知道要与曹操反目就必须要有精兵强将，这样才有成功的可能。于是，陈宫找到张邈的弟弟张超说出了自己的计划，两人本来交情不错，遂一拍即合。为了壮大势力，也为了计划的成功实施，必须要有更多的人来参与倒曹行动，于是陈宫通过张超的引见想把张邈也拉拢过来。
张邈与曹操本是好朋友，二人互相看重。曹操在征讨陶谦前还对家人说：“我如果在战场上回不来了，你们可以去投靠张邈。”可见，他们的亲密关系是非同一般的。因此，陈宫想把张邈拉拢过来似乎有点难度。
陈宫对张邈说：“当今雄才四起，天下分争，你拥有那么宽广的土地和众多的兵士，却处于四面受敌的处境。抚剑四顾，你也可称得上是人中豪杰，却反而受制于人，在夹缝里讨生存，不是有损身份吗？如今兖州城里的军队东征，城内没有士兵，就只剩下几个守城的文臣。吕布是位猛将，战无不胜，攻无不克。如果暂且将他迎来共同占据兖州，静观天下形势再相机行事，只要勇敢地迈出了这一步，就可以做出一番大事业的。”
陈宫这算盘给张邈打得叮当响，仔细分析了曹操的兖州城里空虚的形势，只要张邈迎接吕布过来，就可以一举占据整个兖州从而把曹操赶走。
张邈听了陈宫的分析，联想到不久前吕布离开袁绍去投奔张杨时与他的谈话，以及吕布立下的与袁绍斗争到底的誓言，且后来袁绍听说这件事后无比气愤并将自己也一同视为眼中钉，因此总担心袁绍会唆使曹操杀掉自己，内心不得安宁。所以，此时的张邈觉得在夹缝里生存随时都可能有被别人夹成饼馅的危险，便听从了陈宫的建议。
陈宫带领留守东郡的士兵与张邈等人背叛了曹操，并领着兵马迎接吕布入主兖州，让吕布做了新任兖州牧。
兖州各县纷纷响应吕布，树立起反曹大旗，一时兖州各级官员都跟风反叛曹操。曹军的留守将领在陈宫等人的教唆下，也加入了反曹阵营。荀彧知道陈宫与张邈同谋反叛，当即整肃军队，设置防务。与此同时，荀彧速召东郡太守夏侯惇，并将军情告诉给他。夏侯惇知道反叛消息后，当夜率军前来援助，诛杀了几十名反叛者，从而控制了混乱局面，军心逐渐安定下来。
豫州刺史郭贡受到陈宫、吕布等人的煽动，率领几万兵马来到鄄城城下。曹军见郭贡兵临城下，军心震动，害怕郭贡乘机攻城。
郭贡见曹军防守完备，不敢贸然攻城，并求见荀彧。面对这种万分危急的局面，荀彧准备前去相见，并见机行事劝退郭贡。
夏侯惇等人劝道：“你是一州的镇守者，此次前往一定会有危险的，不能涉险去见郭贡。”
荀彧分析道：“郭贡与张邈等人平素并没有什么交情和往来，而现在郭贡来得很急，肯定计策还没打定。如今，我趁郭贡的计策还未定下来游说他，就算他不能改变立场帮助我们，也可以让他保持中立。如果我们先猜疑他，他将会被激怒而与张邈等人合谋，这样我们将会处于更加危险的境地。”
于是，荀彧出城会见郭贡，为他分析当前的形势和曹操的优势。郭贡见荀彧镇定自若，毫无惧意，认为鄄城城防坚固，易守难攻，便引兵离开了。
在荀彧、程昱等人的强力坚守下，兖州的鄄城、东阿、范县这三个城池没有陷落，为曹操保存了一定地盘且为日后反攻吕布创造了条件。
当时，许多人看见曹操势危，便纷纷投靠吕布的阵营。
不过，吕布有勇无谋，他一到兖州就进攻鄄城，攻城不下后领兵向西驻扎在濮阳，却不去占领险要地势拦击曹操的援军。
曹操听到这个消息后，对部将分析道：“吕布没有战略眼光，他短时间就占据了兖州，却不占领东平切断亢父、泰山之间的通道来凭借险要地势拦击我，反而驻兵濮阳。由此观之，我断定他没有什么大的作为。”
曹操的判断，无疑是正确的。此是后话。
濮阳大战
曹操对吕布的分析，事实证明是正确的。综合来看，吕布确实是一个有勇无谋且只会看眼前利益的人，哪里有利益就乘机分一杯羹，但不是一个有长远考虑的人。对于这一点，曹操心知肚明，于是决定迅速率军到濮阳攻打吕布。
吕布见曹军到来，决定亲自出战，并派骑兵冲散曹操的青州兵。曹军阵势大乱，大败而走，折了好些人马，退兵三四十里扎营。
曹操闷闷不乐地回营与众将商议，看如何才能从吕布手中夺回兖州。曹军众将对吕布在背后捅刀的行为深恶痛绝，也想除掉陈宫这个家贼。可是，现在足智多谋的陈宫给勇冠三军的吕布当谋士，曹军有几分胜算打败吕布谁心中也没有底。
就在大家沉吟不语时，密探呈上了一封密信。
曹操打开密信一看，笑逐颜开地说：“上天助我得濮阳！”
众将问道：“曹公因何事而喜？”
曹操把密信递给众将看，原来这封密信是濮阳城中富户田氏写给曹操的。密信的大概内容是：吕布残暴不仁，民心大怨；如今他已移兵黎阳，濮阳城内仅留下几个武将。曹公可以连夜进兵，我作为内应，濮阳举手可得。万望速来，机不可失，时不再来，切记切记。
有的部将看了这封密信后提醒说，此信所说的军情真假无从辨认，还是谨慎为好。
曹操想了想，说道：“濮阳城中的富户田氏，家僮千百，为一郡之巨室，他的话应该可以相信。”
就这样，曹操根据这个不可靠的情报冲动地带兵闯进了濮阳城内。
曹操万万想不到，这是陈宫令田氏所使的反间计，以诈降做内应，引诱曹操入城，关门捉鳖。
当曹操带着大部队轻松杀入城内，未至郡府看见田氏的人影，只听见炮声大响、鼓声齐鸣，紧接着四方火起，四门伏兵尽出。在火光中，吕布的大队精锐骑兵杀出，喊杀声如翻江倒海。
见此情形，曹军大乱。纵然曹操有经天纬地之才，但此时的他也无能为力，唯有逃命要紧。曹操飞马突围，直走北门被截杀，又趋南门也被拦阻。曹操复转北门，只见火光里吕布持戟跃马而来。曹操大吃一惊，以手掩面，快马加鞭，一纵而去。
吕布从后面拍马赶来，持戟在曹操的头盔上一击，问道：“曹操那厮在哪里？”
曹操反指答道：“前面骑黄马的那人就是他。”
吕布遂舍弃了曹操，鞭马向前追赶骑黄马的那人去了。
曹操拨转马头，往东门逃命而去。慌乱之中，曹操掉下马来，行军司马楼异慌忙搀扶其上马逃命。当时，东门城楼大火燃起，情况十分危险，幸有曹营侍卫典韦前来接应。典韦掩护曹操，逢火开路，逢兵砍杀，杀出一条血路来到城门边。此时，火焰正盛，城楼上又推下柴草来，遍地熊熊大火。典韦用戟拨开大火，一马当先开出一条生路，得以冲出重围。曹操冒着烈火浓烟冲出东门，但左臂已被烧伤，须发尽被烧焦。
最终，狼狈不堪的曹操带伤回到了大营。在曹操未到营地之前，众将因不知曹操的情况如何，都十分担忧和害怕。曹操平安归来，稳定了曹营军心。
曹操回营后痛定思痛，决定将计就计，诈称他被烧伤身亡以迷惑吕布。
于是，曹营全军挂孝发丧，哀号遍野。
这个消息很快就传到了濮阳城中，吕布听了大喜过望，随即召集兵马马不停蹄地向曹营杀过来。
此时，曹操正准备好弓箭刀枪等待着吕布这条大鱼上钩。
当吕布兴冲冲地带着人马冲进曹军大营时，眼前的一幕让他惊呆了——曹营空无一人！
不过，还没等吕布反应过来，曹军大营四周已伏兵涌起，飞箭如雨下，刀枪如雷劈，吕布的兵马纷纷倒下。
吕布被伏军团团围住，死战后得以脱身，然后带着残兵败将逃回了濮阳城中。这一战，吕布折损了很多兵马，使得军中士气低沉。
曹操看见吕布龟缩在城中不出战，命令部队日夜赶做攻城的器械，准备再次攻打濮阳城，并把吕布一举赶出兖州，恢复失地。
就这样，双方对峙，两军相持了一百多天。夏去秋来，蝗虫忽起，食尽禾谷，不仅百姓饥饿不堪，双方众将士也饥饿不堪：吕布军中的粮食吃光了，曹操粮仓里也没有几斛谷米了。
这一年，东郡一斛谷米价值五十多万钱，甚至“人吃人”这种惨绝人寰的现象也层出不穷。
曹操与吕布在濮阳大战，因两军粮绝而双方无力再战不得不撤兵，但曹操在心中暗暗发誓，一定要把失去的一切夺回来，因为他的老巢不能让一个外来户夺去。所以，曹操每时每刻都在准备着收复兖州失地。
曹操痛恨陈宫，痛恨张邈，痛恨吕布，更痛恨所有的背叛，因为这场意想不到的叛乱让他失去了兖州大部分的领地，差点让他一无所有。
平定兖州
当时，袁绍听说曹操粮绝，派人劝说曹操与他联合，并想让曹操迁家到邺城居住。其实，袁绍这是想变相囚禁曹操家人，让他们当人质，以控制曹操的行动。
谋士程昱劝阻曹操道：“我看，曹公您大概是遇到大麻烦而产生了恐惧，要不然怎么考虑得这样不周到呢？袁绍占据燕、赵地区，有吞并天下的心愿，但他的那点小智谋不能帮助他成大事。曹公自己揣度一下，您能安居于袁绍之下吗？曹公凭借龙虎般的威势，您可以做韩信、彭越他们做过的事情吗？现在，兖州虽然残破，但三个城池仍在我们的手中，还有上万能够死战的士兵。凭曹公的神武，与荀文若（荀彧字文若）和我程昱等收拾余部，充分发挥他们的力量，称霸称王的事业就可以成功了。希望曹公三思！”
曹操听了程昱的话，马上停止了与袁绍联合的打算。其实，曹操并不愿意迁家到袁绍的地盘邺城居住，只不过是当时太过于困难，没办法之下才产生这样的念头罢了。
面对窘境，曹操在谋士程昱等的帮助下，经过精打细算挺过了艰苦的一年，士兵的战斗力也有所恢复了。
在第二年的春天，曹操率兵袭击定陶，因济阴太守吴资带兵奋力保卫，一时未能攻克。
这年夏天，曹操偷袭钜野成功，驻守在钜野的吕布的部将薛兰、李封等人被斩首。吕布听到消息后，与陈宫再次从东缗出发，率领一万多兵马来攻打曹操。当时正值麦熟时节，曹操部下的士兵大多数出去收割麦子了，留在大本营中的士兵不到一千人。
曹操见吕布带着一万多人气势汹汹地打过来，下令妇人们上城寨的矮墙守御，其余的士兵们全都在营垒边摆出一副无所畏惧的样子。
吕布向曹营一看，只见营寨的西边有一条大堤，南边有一片茂密深广的树林，觉得是一个埋伏的好场所。吕布又见曹兵一副毫不恐惧的样子，怀疑曹操的伏兵隐藏在树林里，便说：“曹操用兵多诡诈，我们不要上当进入伏击圈。”于是，吕布引军离开了。
就这样，吕布错失了一个灭掉曹操的机会。
但吕布不甘心空手而归，第二天再次率兵前来挑战。这一次曹操有了准备，提前把自己的一半士兵埋伏在大堤后，另一半的士兵在堤外布下阵势，静候吕布的到来。
吕布见曹操士兵甚少，大喜过望，便迫不及待地下令所有士兵向曹营冲过去。
曹操注视着吕布的一举一动，当吕布的部队快到营寨时，才命令精锐部队出战。
两军厮杀在一起，顿时陷入混战之中。当双方正打得难解难分之时，曹操的伏兵从大堤杀出，步兵和骑兵一齐向吕布的部队发起进攻。吕布知道中计，赶紧撤退。
其实，曹操的伏兵也没有几个人，但吕布看见伏兵气势汹汹地猛杀出来瞬时慌乱了，便赶紧下令撤军。
就这样，曹操利用伏兵之计大破吕布，直追到吕布的营寨才返回。曹操连夜派兵追击吕布，攻克定陶、廪丘等地，将兖州各城全部收复，并分兵驻守平定诸县。不到一年，曹操就全部平定兖州全境，把吕布赶出了兖州。
在这一次较量之中，吕布偷鸡不成蚀把米，落魄东逃徐州投靠刘备去了。而张邈也跟着吕布一起逃跑，留下弟弟张超带着家属守卫雍丘（今河南杞县）。当年八月，曹操率军围攻雍丘。张超的军事水平本来就不如曹操，再加上守军也没有多少人，自然抵抗不了优势曹军的猛烈攻击。
张邈看见雍丘危急，急忙向袁术讨要救兵救援雍丘。不过，张邈尚未见到袁术，却被自己的部下杀害了，当作投名状投靠了曹操。
雍丘陷落后，张邈、张超三族被灭。至此，曹操大获全胜，不仅赶跑了吕布，还成功除掉了张邈和张超。就这样，曹操干掉了威胁自己统治兖州的对手。