在曹操攻打冀州的时候，袁谭见有了靠山，便全力进攻袁尚。袁尚大败，袁谭“遂并其众”，势力有所扩大。曹操一看，觉得不能让袁谭这么发展下去了，于是找了个借口与袁谭断绝关系，然后进攻袁谭。
这时天气寒冷，水面结冰，运粮船被冻在河里。曹操征用当地百姓凿开冰面，以便船只往来。但是当地人一听到命令就跑了，没人来凿冰，气得曹操下令“捕而杀之”。百姓们躲不下去了，就来到大营求见曹操，请求赦免。曹操说，不杀你们，则号令不行；杀了你们，我又不忍。你们还是跑吧，藏好了，别让士兵抓到。百姓们垂泪而去，“后竟捕得”，史书上没说抓到之后怎样处理的，但以曹操号令之严，估计是凶多吉少。
建安十年（公元205年）正月，曹操对退守在南皮的袁谭发起了总攻。战斗从早晨打到中午，还是没能攻下南皮。曹操亲自击鼓助威，激励士卒，最后终于城破，“斩谭，诛其妻子”，至此冀州全境都归了曹操。
曹操攻击袁谭的时候，比方的少数民族——乌桓借机不断骚扰，曹操于这年的八月亲征乌桓。