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兴平元年秋（公元194年9月），曹操率军从徐州撤退，一路烧杀抢掠，回到兖州仅剩的根据地―――鄄城。
曹操召集众文武商议目前局势。曹操道：“张邈座谈客耳，吕布匹夫之勇，陈宫有智而迟。三人相联，乃乌合之众耳。彼不能趁我远征在外，全据兖州，已是失策，今我军基业已失，远来救援，士气低迷，吕布等不能趁此良机，重创我军，让孤可安然回到鄄城，吕布小儿无能为也。”
戏志才道：“主公，咳，吕布新得兖州，士气正盛，反观我军则军心不振，不如先全力固守，待其粮尽，可以用兵。”
程昱道：“非也，彼有全境，我仅三郡，孰强孰弱，一眼可明。若吕布、陈宫分屯各城，聚粮自保，此急切难下，再有张邈收买兖州人心，则兖州非我所有矣。方今之计，我利速战，彼在坚守。若不趁其初得兖州，人心未附而击之，大势去矣。”
曹操道：“程仲德之言，乃金石之论也，正与孤见相合。”乃分派众将，准备与吕布交战。
陈宫劝吕布可趁曹操未归之际，速拔三城，留张邈守后方，吕布可据兖州险要，以挡曹操。吕布言道：“某自出关以来，飘零数载，今得大州，于愿足矣。”遂不复出兵，仅屯兵于濮阳，曹操三城得以保全。
曹操东征徐州之时，麾下“兖州兵”（原兖州黄巾收编而成）劫掠成性，一方面是曹操为报杀父之仇，放纵兖州兵抢掠，另一方面是兖州兵在利益的驱使下，竟然能打赢陶谦率领的丹**兵，这让曹操对兖州兵的战斗力刮目相看。此番对阵吕布的精锐骑兵，曹操还让兖州兵打头阵。
吕布得知曹操还敢来攻打自己，大怒道：“匹夫无礼，若是自守三城，尚可苟全性命，今举兵而来，是自取死也。”
陈宫劝道：“此一时，彼一时，昔日曹操未归，兖州空虚，若能占据险要，于曹操归途伏击，则操一鼓可擒。今我军初得濮阳，人心不稳，而操又挟怒而来，我军不可轻出。”
吕布道：“悔不听公台之言，为今之计奈何？”
陈宫道：“可诈称城中大户田氏之名，修书一封与曹操，言我等初来，素无信义，城中百姓人心不服，劝曹操亲自来攻濮阳，田氏愿为内应。曹操急欲剿灭我等，复兖州之基业，必亲自率军前来，以将军之神武，伏于城下，必可擒操。”
吕布道：“果是妙计。”遂派口齿伶俐之人，冒称田氏家仆，将书信送至曹操营中。
曹操虽得书信，但并未轻信，反复诘问送信之人，打听并无可疑之处，乃重赏来者。遂令众谋士守营，自率典韦、许禇、曹洪、乐进四将来夺濮阳。
当夜，城上举火为号，城门大开，曹操一马当先，冲入城中。见城内并无接应之人，心知上当，忙拨转马头，就要出城。怎奈后军也已进城，人马混杂，将城门堵塞。
忽听一声鼓响，四周亮起火把，吕布埋伏于两侧的伏兵尽起，向中间的曹军放箭。兖州兵受此打击，不战自溃。曹军大败，曹操也被大火烧伤，险些丧命。
后曹操又与吕布血战数场，两军相持百余日，互有胜负。因兖州先有旱灾，又有蝗灾，军中缺粮，乃各自罢兵。吕布使李封、薛兰守濮阳，自率大军至山阳就食。
兴平元年冬（公元194年12月），徐州牧陶谦病死，临终前上表以刘备代为徐州牧。徐州大族陈硅（字汉瑜）、子陈登（字元龙）、糜竺（字子仲）、弟糜芳（字子方）等皆投向刘备，唯有军中元老曹豹不服，怎奈势单力孤，唯有隐忍。
刘备继任之后，袁斌上表朝廷表刘备为徐州牧，公开对刘备表示支持。依照约定，刘备把军器，金钱派关羽、糜竺送给袁斌，并签订了攻守同盟。
自吕布杀死董卓，东出武关后，远在长安的大汉朝廷又被董卓余党所把持。李傕、郭汜、张济、樊稠为争夺领导权，四人争战不休。樊稠兵败身死，张济被逼出走，带领亲信部曲攻打荆州南阳郡时，中流矢而死，其侄张绣统其众。荆州牧刘表怜其孤军无依，留张绣军屯于南阳郡治―――宛城，济以军粮，引为外援。张绣在南阳站稳脚跟后，引兵袭扰豫州西部。
原本拥有整个兖州的曹操，现在只剩下鄄城、范县、东阿三城，形势极其严峻。曹操闻听陶谦已死，刘备新统其众，又动了歪心思，又想先打徐州，平定徐州后，再打吕布。
荀彧劝曹操道：“昔高祖保关中，光武据河内，皆深根固本以制天下，进足以胜敌，退足以坚守，故虽有困败而终济大业。将军本以兖州首事，平山东之难，百姓无不归心悦服。且河、济，天下之要地也，今虽残坏，犹易以自保，是亦将军之关中、河内也，不可以不先定。今以破李封、薛兰，若分兵东击陈宫，宫必不敢西顾，以其闲勒兵收熟麦，约食畜谷，一举而布可破也。破布，然后南结扬州，共讨袁术，以临淮、泗。若舍布而东，多留兵则不足用，少留兵则民皆保城，不得樵采。布乘虚寇暴，民心益危，唯鄄城、范、卫可全，其余非己之有，是无兖州也。若徐州不定，将军当安所归乎？且陶谦虽死，徐州未易亡也。彼惩往年之败，将惧而结亲，相为表里。今东方皆以收麦，必坚壁清野以待将军。将军攻之不拔，略之无获，不出十日，则十万之众未战而自困耳。前讨徐州，威罚实行，其子弟念父兄之耻，必人自为守，无降心，就能破之，尚不可有也。夫事固有弃此取彼者，以大易小可也，以安易危可也，权一时之势，不患本之不固可也。今三者莫利，愿将军熟虑之。”曹操遂绝了攻打徐州的心思。
在冀州的袁绍见老朋友曹操落难，派郭图为使，劝曹操把家属迁到邺城来，接受袁绍的保护。曹操对此颇为意动。
程昱听说后，来见曹操：“窃闻将军欲遣家，与袁绍联合，诚有之乎？”
曹操道：“然。”
程昱劝道：“意者将军殆临事而惧，不然何虑之不深也！夫袁绍据燕、赵之地，有并天下之心，而智不能济也。将军自度能为之下乎？将军以龙虎之威，可为韩、彭之事邪？今兖州虽残，尚有三城。能战之士，不下万人。以将军之神武，与文若、昱等，收而用之，霸王之业可成也。愿将军更虑之！”
曹操也知道把家属送到袁绍那里，就成了袁绍的附庸了，从此与争霸天下无缘。只是眼下命都快没了，还谈什么争霸天下。所谓当局者迷，旁观者清，经过程昱的劝解，曹操了解到原来形势也没那么糟吗。遂回绝袁绍，礼送郭图离开。
袁绍见曹操敢回绝自己的提议，驳自己的面子，心中恼怒，乃命平南将军，冀州牧袁尚为主帅，朱灵为副将，韩猛为先锋，引大军屯于阴安，名曰“助操退敌”实欲从中渔利，分一杯羹。
他精，别人也不傻。曹操故意向吕布泄漏袁尚来帮自己夺兖州的消息，又表示自己因缺粮而无法进军配合，引得吕布不以曹操为意，全力进兵去攻打袁尚。而曹操趁机夺取了濮阳，李封、薛兰战死。袁尚没料到吕布会来攻打自己，他可没胆与天下闻名的吕布对阵，忙令朱灵断后，自己与亲信韩猛先逃回河北去了。朱灵对袁尚心灰意冷，遂带队去鄄城投曹操。吕布到阴安扑了个空，回军时，又发现濮阳被曹操占领，只好率军退至定陶。
曹操一边派兵攻打定陶，一边传檄兖州诸郡，若能反正，一概不究。各郡县见曹操势大，又都背离吕布、张邈，重投曹操怀抱。吕布当上兖州牧不到半年，辖地就只剩下定陶一县。
曹操率大军四面围定，日夜攻打不休。
吕布道：“曹军势大，奈何？”
陈宫道：“孤城难守，今夜乘势杀出城去。素闻刘玄德宽仁爱士，今新得徐州，可前去相投。”
当夜，吕布和手下严阵以待，乘城外曹军换防之际，与陈宫、许汜、王楷等杀出城去（也不知会张邈，大难临头各自飞吧），混战时，众人失散，吕布一路往东南方逃跑，到了下邑县南边的砀山才敢暂歇一下。检点众将，不见了张辽、高顺、曹性、成廉四将。吕布无奈，只得与陈宫、许汜、王楷、魏续、宋宪、侯成、郝萌等人望彭城而去。
吕布出走，曹操率军杀入定陶，张邈、张超（邈弟也）等人毫无防备，曹操攻陷定陶，杀死张邈，夷其三族，并任兖州军屠城三日。如此兖州全境复归曹操治下。
刘备收留了兵败来投的吕布，让其屯兵沛县，为徐州前哨以拒曹操。