建安十二年（公元207年）
春，二月，曹操從淳于回到鄴城。二月五日，曹操奏準皇帝，封大功臣二十余人，全部封侯，又上表陳述萬歲亭侯荀彧功勞，三月，增封荀彧一千戶，又想要擢升為三公，荀彧派荀攸懇切地表達自己的辭讓之意，先后達到十余次，曹操才同意。
曹操準備出兵征討烏桓，將領們都說：“袁尚只不過是個逃亡罪犯，烏桓人貪得無厭而不念舊情，豈能受袁尚利用。如今大軍深入塞外征烏桓，劉備必然勸說劉表乘虛襲擊許都，萬一發生變化，事情就后悔不及了。”
郭嘉說：“明公雖然威震天下，但烏桓人倚仗距離遙遠，一定不會預先防備，乘其不備，突然襲擊，可以一戰告捷。況且，袁紹對這一地區的百姓以及塞外的異族有恩德，而袁尚兄弟現在還活在世上。如今冀、青、幽、并四州的百姓，只是因畏懼而服從我們，并沒有受過我們的恩德。如果我們離開這里而率軍南征，袁尚利用烏桓的武力作資本，招集愿為恩主效死的部屬，烏桓人一動，四州的百姓及異族都會紛紛響應，這會使蹋頓也動了非分之心，生出非分的打算，恐怕青州與冀州就不會再在您的控制下了。
“劉表不過是一個只會坐著空談的人，他自知才干不能駕御住劉備，重用劉備則害怕控制不住，輕用則劉備不會為他所用。因此，即使我們調走全國兵力遠征，您也不必擔擾。”
[點評]
南征還是北伐？兩者都有其戰略意義，也都有戰略風險。郭嘉的分析與建議似乎很有道理，劉表的性格以及和劉備的關系被他算的很準，袁家哥倆和烏桓也確實應該消滅，而且打他們此時來看并不困難。但是，后來的事實證明，這次北伐是一次大冒險，或者說是一次豪賭。
曹操聽從了郭嘉的意見。大軍進發到易縣，郭嘉提議說：“兵貴神速，如今遠涉千里進行奇襲，輜重太多，難以掌握先機。而且假如烏桓人得到消息，必然加強戒備；不如留下輜重，軍隊輕裝以加倍的速度急進，出其不意地進攻。”
當初，袁紹幾次派使者到無終縣去召田疇，又派人授予田疇將軍的印信，讓田疇召撫所統部眾，田疇都拒絕了。到曹操平定冀州后，河間人邢颙對田疇說：“黃巾軍起事以來，已二十多年，天下動蕩不定，百姓流離失所。如今，聽說曹公法令嚴明，百姓對戰亂已經厭惡，亂到極點，就會歸于平靜，請讓我先去試探一下。”于是，邢颙收拾行裝，返回家鄉。田疇說：“邢颙是個先知先覺的人。”
曹操委任邢颙為冀州從事。田疇忿恨烏桓人經常殺害本郡著名的士大夫，想討伐烏桓而力量不夠。曹操派使者來征召田疇，田疇要他的部屬趕快為他治理行裝，部屬說：“以前，袁紹仰慕您的名聲，曾五次禮聘，您一直拒絕；如今，曹操的使者一來，您就好像迫不及待，這是什么原因？”田疇笑著說：“這就不是你們所能知道的了。”他隨同使者一起到曹操軍中，被任命為蓨縣縣令，隨大軍進駐無終縣。
[點評]
曹操的命運極好，本來他和他的軍隊，對山海關之外的地理環境非常陌生，可這時來了為曹操解決難題的人——田疇。
當時正是夏季，大雨不止，沿海一帶泥濘難行，而且烏桓人還在交通要道派兵把守，曹軍受阻無法前進。曹操十分憂慮，向田疇詢問對策。
田疇說：“這條道路每逢夏秋兩季常常積水，淺不能通車馬，深不能載舟船，是長期不能解決的難題。原來右北平郡府設在平岡，道路通過盧龍塞，到達柳城。自從光武帝建武以來，道路陷壞，無人行走，已將近二百年，但仍留有道路的殘跡可循。現在烏桓人以為無終是我們大軍的必經之路，大軍不能前進，只好撤退，因此他們放松以了戒備。如果我們默默地回軍，卻從盧龍塞口越過白檀險阻，進到他們沒有設防的區域，路近而行動方便，攻其不備，可以不戰而捉住蹋頓。”
曹操說：“很好！”于是率軍從無終撤退，在水邊的路旁留下一塊大木牌，上面寫著：“現在夏季暑熱，道路不通，且等到秋冬，再出兵討伐。”烏桓人的偵察騎兵看到后，當真以為曹軍已經離去。
[點評]
曹操立的木牌，未免有些此地無銀三百兩的感覺，但是烏桓這幫少數民族兄弟沒有這么多花花腸子，果然上當。這也符合曹操用兵的特點，多用詭計攻心，虛虛實實，對癥下藥。
曹操命令田疇率領他的部眾作向導，上徐無山，鑿山填谷，行進五百余里，經過白檀、平岡，又穿過鮮卑部落的王庭，向東直指柳城。距離二百余里時，烏桓人才知道。袁尚、袁熙與蹋頓以及遼西單于樓班、右北平單于能臣抵之等率領數萬名騎兵迎擊曹軍。
八月，曹操登上白狼山（喀左縣大陽山），突然與烏桓軍相遇，而烏桓軍軍力強盛。曹軍車輛輜重都在后邊，身披鎧甲的將士很少，曹操左右的人都感到畏懼。曹操登高，看到烏桓軍隊不整，就縱兵攻擊，派張遼為先鋒，烏桓軍隊大亂，斬殺蹋頓及其他酋長，投降的胡人與漢人共有二十余萬。
[點評]
千里奇襲，有了出其不意的效果，但雙方的兵力與裝備還是很懸殊的，如果烏桓軍整合好隊形，也不至于這樣不堪一擊，甚至誰勝誰負都難以預料。曹操打十年硬仗后善于捕捉那稍縱即逝的戰機，配以先鋒官張遼的威猛，一戰解決問題。
遼東單于速仆丸與袁尚、袁熙投奔遼東郡太守公孫康，跟隨他們的還有數千名騎兵。有人勸曹操乘勢追擊，曹操說：“我將使公孫康送來袁尚、袁熙的人頭，不必再勞師動眾。”
九月，曹操率大軍從柳城班師。公孫康想要殺死袁尚、袁熙，作為對朝廷立下的功勞，于是先埋伏精兵在馬廄中，然后請袁尚、袁熙進來，他們還沒來得及入座，公孫康叫出伏兵，把他們捉住。于是斬殺袁尚、袁熙，連同速仆丸的人頭一起送給曹操。將領中有人問曹操：“明公已退軍而公孫康殺死袁尚、袁熙，這是為什么？”曹操說：“公孫康一向畏懼袁尚、袁熙，我如果急攻，他們就會合力抵抗；緩和時，他們就會自相殘殺；是形勢使他們這樣做的。”
[點評]
曹操神機妙算的依據是什么？他是站在公孫康的角度思考問題：公孫康實力遠在曹操之下，沒有必要硬拼，但遼東遠離中原，以后的治理還得依靠地方勢力，送個人情給曹操，可以保證繼續做他的割據勢力，這個賬公孫康會算得清。至此，袁紹的子孫及其影響被斬殺殆盡。
曹操把袁尚的頭顱懸掛起來示眾，號令三軍：“有敢于哭泣的，處斬！”牽招卻獨自設祭，放聲悲哭，曹操認為他是忠于故主的義士，推薦他為茂才。
當時天寒，又遇上大旱，二百里沒有水，軍隊缺乏糧食，只好殺死幾千匹戰馬作為軍糧，挖地三十余丈才見到水。大軍返回后，曹操調查以前勸阻他出兵征討烏桓的人，眾人不知道是因為什么，都心懷畏懼。曹操對勸阻者都加以厚賞，對他們說：“我先前出兵，實在危險，雖然僥幸獲勝，全是靠上天保佑，不能作為常規。你們的意見，才是萬全之計，所以加以賞賜，以后不要害怕提相反的意見。”
[點評]
北伐成功，統一了北方，這是具有天大意義的事件，然而，曹操在大勝之后，反而賞賜反對他出軍的諫士。曹操用“僥幸”兩字來反襯行動的兇險和當初決策的不理性。
曹操準備討伐烏恒之時，曹操已經成為了中原霸主，烏恒就算幫助袁尚哥倆對于曹操的威脅也很有限，郭嘉有些夸大了袁尚和烏恒的威脅，他們在北方的確是隱患，但也只是隱患，還算不上必除的威脅。在這種情況下曹操從后方大舉抽調軍隊討伐烏恒風險極大，荊州離許都很近，萬一劉表出兵把天子搶走了，曹操哭都沒地方哭去。 將自己的命運寄希望于別人的性格，不怕一萬就怕萬一，因此這是賭博。
曹操北伐時由于對于地理環境的忽視，也凸顯這次行動的沖動。郭嘉在易縣讓曹操把不少輜重給留了下來，曹操的裝備補給是有很大問題的。地理環境惡劣，二百里沒有水，殺死幾千匹戰馬作為軍糧，文字記載只是幾句話，但設身處地是什么境況？所以曹操認為這次北伐不能作為常規之法。說句實在的吧，要不是曹操洪福齊天，最后全都得栽在東北！
失敗是必然的，成功是偶然的，這是所有成大事者的深刻體會。曹操把該做的都做到了，最后的成功，還是靠運氣。大勝之后，他也是一身冷汗，感嘆：“我太難了！”面對這樣的艱難兇險，他更加謙卑，囑咐左右下屬，你們一定要多批評我啊！所有的成功，不管你多么優秀，多么睿智，多么謙虛，擁有人間的一切美德，付出世間的一切努力，最后也只不過是擁有中彩票的資格而已，能不能成功，還得等老天爺開獎。
曹操最大的優點是知錯必改，對比一下袁紹殺田豐，狗熊和英雄，在此分界。狗熊最大的特點是“智從己出”、“恩從己出”，要處處顯示他比別人英明；而英雄處處不如人，處處需要別人意見，而且唯恐別人不提出跟他相異的，甚至相反的意見。田豐臨刑時，嘆息說：“給愚人策劃，應該一死。”這是睿智之士的悲哀。
順便提一下，曹操在北征烏桓得勝回師途中，登上當年秦皇、漢武也曾登過的碣石，寫下《觀滄海》的著名詩篇。
十一月，曹操抵達易水，代郡烏桓單于普富盧、上郡烏桓單于那樓都來祝賀。
大軍還師，論功行賞，以五百戶封田疇為亭侯。田疇說：“我只是為了給劉公報仇，才率眾遁逃（參見公元193年記載），如今志義未立，反而成為圖利的資本，這不是我的本意。”堅決推辭。曹操知道他出自至誠，也就不再勉強。
曹操北伐之時，劉備建議劉表攻打許縣，劉表不聽。等到聽說曹操還師，劉表對劉備說：“我不聽你的，錯失了這大機會！”劉備說：“如今天下分裂，每天都在找仗打，還愁沒有機會嗎？如果下一次能抓住，也不在乎這一回。”
這一年，孫權西擊黃祖，俘虜其人民而還。孫權母親吳太夫人病重，引見張昭等，囑咐后事，然后逝世。
