对曹操来说，好运气一旦开了头就挡也挡不住。
历尽挫折的曹操，迎来了意外取得东郡和荀主动投奔的好事，不过这还没有完，他的好运还在持续。这一次，给他带来运气的还是农民起义军，不过不是黑山军，而是青州的黄巾军。
黑山军东进的同时，青州黄巾军也开始行动，这支队伍人数众多，号称百万以上，不过这一数字包括了所有随军家属及后勤人员，真正能参战的要少得多。
青州刺史焦和生性软弱，一见到黄巾军就跑了，袁绍马上任命臧洪为青州刺史，跟公孙瓒任命的青州刺史田楷抢地盘。臧洪到任后，一改焦和的软弱政策，主动寻求与黄巾军决战，黄巾军连吃败仗，不得不考虑战略转移。初平二年（191年）十一月，就在曹操就任东郡太守后不久，青州黄巾军主力进入兖州境内的泰山郡，被太守应劭所击破。
由此可见，青州黄巾军人数虽多，战斗力却一般。他们此后又进攻渤海郡，此时公孙瓒已经向这一带发展，青州黄巾军又受公孙瓒的攻击，再打败仗。
公孙瓒的老同学刘备就是这个时候走马上任青州刺史部平原国太守的，他的任务就是来抢占地盘，关羽、张飞等人跟随着他。刘备也是在这个时候接触了赵云，赵云深感刘备的情义，脱离公孙瓒追随在他的左右。刘备担任平原国相，前后大概有两年左右。
赵云转投刘备，跟荀转投曹操有点类似，公孙瓒和袁绍之所以没有在意，事后也没有影响到他们跟刘备、曹操之间的关系，原因在于此时无论刘备也罢，还是曹操也罢，名义上都是公孙瓒和袁绍的属下，荀和赵云相当于在同一个系统中内部工作调动。
还有一个重要原因是，此时的荀和赵云还没有崭露头角，并没引起公孙瓒或袁绍的重视。
青州黄巾军接连受挫，便想跟西边的黑山军联合作战，改变战场上的被动局面，于是他们集合力量，向西面的兖州、冀州一带杀来。于毒、白绕、眭固等人率黑山军主力离开太行山区的基地，向东边的河内郡、东郡进攻，配合青州黄巾军的行动。
曹操打败白绕后，黑山军基本上撤出了东郡，曹操声名大振。与东郡相距不远的山阳郡豪族李乾和侄子李典率部众投奔了曹操，曹操的实力进一步增强。
李典字曼成，此时才十八九岁，作战勇敢，同时好学问，为人儒雅，敬贤士大夫，以后成长为曹军的一员儒将，有“军中长者”之称。
初平三年（192年）春天，曹操率主力离开东武阳，驻扎在离战略要地濮阳不远的顿丘县，此行目的可能是配合袁绍的军事行动。袁绍夺取冀州后，与公孙瓒的矛盾激化，二人正在冀州北部和幽州一带酝酿大决战，为免后顾之忧，袁绍命令曹操护卫南线的安全。但曹军一动，就出事了。
悄悄摸过来的黑山军看到曹操率军西进，于毒立即集结人马进攻东武阳。
东武阳此时是曹军的后方基地，家属和粮草辎重都在这里，于毒这一招既快又准，消息传到顿丘，曹军将士都慌了神。
根据史书记载，大部分人主张立即回师救援，曹操认为回师已晚，不如采取围魏救赵的办法，直击黑山军老巢，迫使黑山军回兵。于是曹军弃东武阳不顾，向西北进击，直扑位于太行山南部的黑山军基地。进攻东武阳的黑山军闻讯果然撤兵，曹操又率军在路上打了个漂亮的伏击，击败眭固。之后，路上又遇到了刚刚归顺袁绍、但又趁袁军北上而反叛的南匈奴单于于扶罗，曹操又将其打败。
一个奇谋，两场胜仗，东武阳之围应声而解，确实称得上经典战例。如果在地图上复原一下此战的路线，就会发现有诸多疑点。顿丘虽然在东武阳以西很远的地方，但再往西去的太行山更远，中间远隔整个河内郡不说，敌人的老巢究竟在哪里，也实在不好说。
黑山军的组织很分散，黑山不是一座城池，也不是一个山寨，是一大片地域的统称，曹操能长途奔袭的部队顶多也就几千人，用这几千人去围攻一大片山区，肯定不知如何下手。
而且黑山军打起仗来老婆孩子都带着走，所以一行军就有几十万人，曹操抄人家的老窝，只是一厢情愿的想法。如果真这么打，东武阳之围解不了，曹操先被人家抄了老巢。
可包括陈寿在内的著书者，都对这场运动战讲得清清楚楚、明明白白，不容怀疑。如果我们带着疑问再翻一下史书，发现陈寿资料的来源是王沈的《魏书》，这一下就好理解了。作为亲曹派史书的代表，王沈的《魏书》经常不失时机地夸大和渲染曹操的成就，有时不妨也搞点虚构和挪移。关于初平三年春天的这场“围黑山救东武阳”的战例，基本可以认为是虚构出来的。
真实情况是，黑山军确实围攻东武阳了，但在留守部队的抵抗，东武阳一直没有被攻下。黑山军的优点是不恋战，打得赢就打，打不赢就走，所以主动撤退。曹操在回师的路上遇到眭固所部，将其击败。至于在河内郡的内黄县（今河南黄县）迎战于扶罗，如果有的话，可能是曹军一部，不会是曹操亲自率领的。
在黑山军围攻东武阳的同时，青州的黄巾军也向这个方向运动，总人数（非总兵力）达百余万人。他们首先进入兖州刺史部的任城国，任城国相郑遂被杀。消息传到山阳郡的昌邑，在此据守的兖州刺史刘岱决定出兵迎击。
济北国相鲍信也在这里，他劝刘岱不要冒进，鲍信的战法是坚守，让队伍养精蓄锐（蓄众士之力，先以固守），等敌人进退不得、粮草耗尽之时再出击。刘岱不听，非要率军出击，结果被杀。
刘岱死后，兖州八郡国处于群龙无首的局面，面对来势汹汹的黄巾军，当务之急是推出一个有实力、有能力的领头人打退黄巾军，保护地方安全，这是兖州本地官民们共同的愿望。在这种形势下，陈宫出场了。
真实的陈宫没有在中牟当过县令，更没有“捉放曹”的那一出。陈宫字公台，东郡人，史书上说他“刚直壮烈，少与海内知名之士皆相连接”。他属于地方的上实力派，说话有一定影响力，为了保卫家乡不被涂炭，他联络一些地方知名人士物色新的兖州首脑，最后把目标锁定在东郡太守曹操身上。
据《世语》说，陈宫亲自到东武阳拜见曹操，说：“兖州现在没有首领，我自告奋勇说服州中众人，迎接阁下到州中，凭借这里夺取天下，成就霸王之业。”陈宫回到兖州又游说州中官吏和士绅，鲍信第一个表示拥护，大家也跟着表示同意。最后，大家推选鲍信和州吏万潜作代表，前往东武阳迎接曹操来就任。
这样，曹操就任了兖州最高行政长官，不过不是刺史，而是州牧。曹操几年前便担任过济南国相，品秩是二千石，刺史的品秩只有六百石，以曹操既往的资历，担任州牧是够条件的。但这不是朝廷正式的任命，顶多算群众集体推荐吧。
不管怎么说，兖州牧曹操成为与刘虞、刘焉、袁绍等人并列的地方大员，而此时的刘表、陶谦等人还只是刺史，在名义上比州牧要低一些。
曹操就任后，立即整顿兵马，准备与黄巾军决战。黄巾军前无退路，后有强敌，拿出了拼命的劲头，往日一打就跑的情况不见了，让这场仗打得异常艰难，就连王沈在《魏书》中也不得不作如下记载：
一次，曹操率领一千余人在战场间巡视，突然遭遇黄巾军主力的攻击，手下一下子死伤近半，不得不撤退。黄巾军不依不饶，继续进攻，他们久经战阵，士兵强悍，而曹军队伍尽是新兵，缺乏经验，士气也不高昂。曹操亲自披甲持胄，身临一线，严明军纪，明确赏罚，士气才稍稍提高。
这场战役的高潮是寿张之战，恶战中曹操多次陷入危境，其中一次全赖鲍信的拼死抵抗才得幸免，而鲍信却战死了。
鲍信是曹操事业起步时期最忠实的战友和最可靠的盟军，对曹操充满敬佩，多次给曹操以帮助。鲍信的战死是曹操的一大损失，曹操极度伤心。鲍信死后连尸首都没有找着，曹操下令悬赏寻找，仍然没有找到，他只得让人用木头刻了一个鲍信的雕像来祭拜。
对手其实打得更艰难，黄巾军慢慢有点招架不住，他们给曹操写了一封信。在信中先套近乎，从曹操当济南国相禁淫祠开始说起，说曹操的政治主张与他们太平道教义其实是一致的，然后劝曹操顺应天道，不要与黄巾军为敌。曹操不理，继续攻击，史称曹操“遂设奇伏，昼夜会战，战辄擒获，贼乃退走”。
黄巾军向济北国方向败走，曹操指挥人马追击，黄巾军没有退路，只好请求投降。曹操接受了他们的投降，就地整编，组建了一支新的队伍：青州兵。
根据陈寿等人的说法，这次受降共有降卒三十多万，曹操组建青州兵的人数不详，只说“收其精锐者”，如果十个里面选两个的话，也至少有六万人以上。
其实不然，青州黄巾军能作战的士卒肯定没有三十多万人。曹操一下子也不可能增加六万人的队伍，比较可靠的数字，应该在二三万人左右，这其实已经很可观了。鲍信战死后，曹操把他原来的队伍交给鲍信的老部下于禁来指挥。于禁字文则，兖州刺史部泰山郡人，早在中平元年（184年）鲍信起兵抗击黄巾军的时候就跟随他。曹操听说于禁作战勇猛，提拔他当了团长（军司马），于禁从此进入曹军一线将领的行列。
曹操虽然当上了兖州牧，但他此时实际控制的地方还有限。兖州的治所原来在山阳郡的昌邑县，这里距黄河太远，与曹操的后方基地东郡也有相当距离，曹操就把大本营迁到了济阴郡与东郡相交的鄄城，仍然把战略重点放在黄河一线。
刘岱死后，董卓听到消息，也任命了一个兖州刺史，此人叫金尚，是一个老党人。金尚带人前来上任，曹操当然不干，就在金尚进入州界的地方布下了兵，金尚一看打不过，跑到南阳郡投奔袁术去了。
占据兖州使曹操的事业又上了一个新台阶。曹操担任兖州牧，尽管还不能全部控制兖州，但在政治上形成了主动态势，兖州本地的名士慕名而来投奔，除了陈宫外，还有程昱、毛、满宠、吕虔等人，他们的事将在以后进行介绍。
曹操屯驻鄄城后，把卞氏他们也接了过来，这年冬天，卞氏生下了第三个儿子，曹植，此时曹丕六岁，曹彰三岁。曹丕日后在回忆文章中写道，他五六岁时，曹操曾亲自教他射箭，使他从小就养成好弓马的习惯，说的正是此时的事。