凉州既定，太祖分其为臧、凉二州，各设守牧。复南向征蜀，至汉中，太守张鲁孤身来归，太祖仍以其为守，以赵云领一军驻武都镇之。将欲复前，忽闻汉帝为杨氏所惑，弃公卿皇陵东行，虎贲中郎将京泽从之，太尉刘虞阻于腐败门，汉帝使侍中杨琦发矢杀之，遂逃南阳。太祖无法，弃蜀地而还长安。
太祖履天子位凡二纪，禅于太宗仁天子，自为太上皇，日以戏猫为乐。居十年，崩。葬泰陵。庙号太祖，谥曰“武”。
关中既安，朝廷以功赐太祖节杖，使统幽州塞内诸郡及中山、常山郡武事。仲春，太祖至范***知敌情，乃大发幽州五郡精骑，自率义从至卢龙塞。丙辰，灵帝崩。
至玄月中，战愈酣，辅弼吕范宗子扶死于战中，太祖闻之不言。时仁天子未加冠，与诸近侍皆劳动于白马，翌日皆充入官渡，摆布皆慑伏。忽闻关羽白衣渡江，取下邳，破周瑜。操闻之大惊，以无胜机，乃行险纳黄盖策，遣其诈降，自将八营设伏于乌巢，又遣七军匿行往袭邺城。太祖洞悉其谋，反击而破之。北行七军，匹马无返。乌巢九营，死伤枕籍。曹刘名将，寥落殆尽。操无法弃官渡南遁，为吕布所卖，自刭于宛城白门楼外。太祖于许闻之，如丧肝胆，痛彻心扉，委中原全权于吕范，自返邺城。汉帝闻操亡，南走江夏。
初，袁绍以讨卓事，自表为车骑将军，立盟于酸枣，多合中原诸侯。绍外宽而内忌，不务西讨而专意兼并。期年之间，死鲍信，迫刘岱，逐孔融，囚张邈、张超，杀桥瑁、臧洪，兼并其地盘部下，遂至坐大。因而逐冀州牧韩馥，破渤海太守公孙瓒，收沮授、辛评、辛毗、荀谌、郭图、于禁、张郃等文武之属，成心于河北。朝廷下诏，斥其为民贼。绍闻诏，曾不稍改，又围审配、关羽于邯郸。太祖怒，遂将军自并州返河北讨之。绍军围邯郸，孔殷不能下，而羽背城立寨，每出必有斩获，杀伤甚重，绍军士气少沮。绍乃留两万军困邯郸，余部至梁期休整。
四月，丘力居子楼班引鲜卑轲比能一万骑往攻柳城，太祖大破之，斩楼班。乌桓王裔断绝，遂迁其各部，建辽西三卫，编户齐民，各施奖惩。乌桓自是归心，为太祖前驱凡数十年。
三月，太祖至高阳，书召张郃来降，遣其收公孙瓒部，拜瓒为卫尉，走之长安。蒲月，入济南，以界桥事不得已杀许攸一人，余者皆赦死，发陕州徒刑三载，青州民气遂安。俄而，复举高密郑玄为太常，建大学，行科考，建三长制，又开幽州民屯为户，并均田与之，复设屯田于冀、营、青、陕四州，摊口算于田赋，世称救民涂炭，海内称善。
绍既归，犹强自抖擞，命逢纪为总幕府，辛评治城防，欲诱太祖攻城，做困兽之斗。太祖闻而哂之，视梁期如敝履。令关羽、徐晃、张辽等引精兵三万，攻武安，夺朝歌，取黎阳，断绍南路。审配引弱卒一万，渡漳水，驻广宗，诱绍来攻。自将主力与绍对峙。绍久候太祖不至，乃退守邺城，闻关羽已下黎阳，大惧，纳郭图、辛评之策，拜沮授总幕府，守邺城。自率主力攻广宗，欲逃平原。然八万军势，围广宗十余日不能下，气益沮。
三月，太祖以高顺领本部三千为前锋，魏越副之，自将七千骑为中军出塞。一战而下管子城，俘张举，斩首传示幽州。闻柳城空虚，乃留顺守城，自引军渡大凌河，欲急取之。行未半，忽有段部鲜卑遣使来报，告乌桓单于丘力居引兵两万伏于小凌河东，正星夜而来。时众篝火啜热汤于野，咸失容惊立，汤流满地，唯太祖不动容，缓缓啜引，复举碗曰：“此碗可扣贼！”众迺安。太祖以敌众我寡，乃回渡大凌河，欲与顺合军。贼急追之，战于河边，稍倒霉。赵云时为曲长，见事急，率本部十八骑并力冲阵，凡七进七出，斩将搴旗，当者披靡。俟汾黑獭助之，遂溃敌阵。魏越、韩当、娄圭等，亦接踵来救。丘力居料不能胜，退返柳城。适大雨，太祖料贼必不备，率一万五千骑缀厥后，夜袭柳城，拔之，俘斩丘力居。赵皇后父苞时为辽东太守，亦出兵击破辽东乌桓，追斩敌酋苏仆延。乌桓遂平。朝议谥灵帝曰“灵”，改元光熹。