下邳城虽然被灌得到处是水，但还是打不下来，并州军的战斗力可见一斑。曹操下令猛攻，务必尽快将下邳城拿下。
就在攻城战异常激烈之时，刘备的部将关羽私下里来见曹操。关羽跟随刘备来投后，曹操对他很器重，对于特别能打的猛将，曹操一向很赏识。有曹操另眼相看，关羽自认为也能在领导跟前说上话了，于是向曹操提了一个私人请求。
据《蜀记》一书说，关羽想娶吕布部将秦宜禄之妻杜氏，请求曹操城破之后能够成全。曹操想这也不是啥大事，就一口答应了。可关羽说了一次还不够，就在城池将要攻破前，又多次向曹操请求，害怕曹操把这档事给忘了，这下子反而勾起了曹操的好奇心。
《蜀记》的作者王隐是晋代的学者，他的父亲也是一名学者，王隐从小受家庭影响走上从文之路。王隐参与撰写《晋书》，但他拙于文辞，相传他所撰的《晋书》，凡是精彩之处都是他老爹替他写的，王隐的作品多“文体混漫”，意不可解。关羽向曹操求杜氏这一情节仅见于他的笔下，有鉴于此，该事件的真实性颇受怀疑。
而在下邳城内，吕布的军心彻底动摇，除了侯成外，宋宪、魏续等人也有反水的想法。据《三国志武帝纪》记载，城内又坚持了一个多月，宋宪、魏续把陈宫抓了起来，打开城门，投降了曹操。曹军攻入城内，把吕布也生擒了。
《三国志吕布传》所载略有不同，说曹军攻城甚急，吕布带着一部分手下登上最后一处据点白门楼，吕布看回天无力，于是走下城楼投降（兵围急，乃下降）。吕布投降后，被人捆了起来。
曹操携刘备等人随后登上白门楼，在此建立临时指挥所，命手下人把吕布等带了上来。这大概是曹操第一次如此近距离接触吕布，曹操特别想看看这个名震天下的飞将被捉后是什么反应。关于吕布见到曹操后的情形，史书有着不同的记载。
据《三国志吕布传》介绍，吕布见到曹操的第一句话是：“绑得太紧了呀，能不能给松松（缚太急，小缓之）？”
曹操笑道：“绑猛虎不紧不行呀（缚虎不得不急也）。”
吕布见气氛不错，活命的信心大增，他向曹操建议道：“明公所担忧的不过是我吕布罢了，现在我已经服了，天下不足忧。今后明公统率步兵，让我统率骑兵，则天下必然平定！”
而《献帝春秋》记载，吕布见到曹操的第一句话是：“明公好像瘦了。”
曹操有点惊讶，问：“你以前见过我吗？”
吕布说：“当年在洛阳，在温氏园中我见过您。”
曹操想了想：“有可能，我全忘了。现在是有点瘦了，那是因为一直抓不到你的缘故呀（恨不早相得故也）。”
《英雄记》一书中记载，曹操与吕布探讨了他失败的原因，吕布说：“我待诸将很厚，但诸将都叛我而去。”
曹操揭了吕布的老底，说：“你背着老婆，霸占手下将领的太太，这怎么叫厚道？”这也许是真的，因为吕布听后默然无语。
《献帝春秋》称，吕布还对曹操说：“当初齐桓公舍射钩，用管仲为相；现在我愿意效股肱之力，甘为前驱，可以吗？”绑吕布的人看来确实下手有点狠，吕布被绑得难受，看到一边坐着的刘备，就打招呼说：“玄德，你现在是座上客，我是阶下囚，能不能帮忙说句话，给我松松绑（不能一言以相宽乎）？”
曹操笑道：“干吗不跟我说，还求玄德呢？”准备下令给吕布松绑。
曹操的办公室主任（主簿）王必正在旁边，他看到领导有意饶吕布一命，赶紧上前劝道：“吕布可是个强大的敌人（虏也），他还有不少部下在外头，不能宽恕他。”曹操无奈地说：“本来想从轻发落，但王主任不同意（主簿复不听），怎么办呢？”
王必是曹操的心腹近臣，类似家臣的性质，他很早便追随曹操，当初通使长安的重任就由他来完成。主簿一般是州一级政府的属官，曹操此时兼任着兖州牧，王必的这个办公室主任，推测起来可能是兖州牧的属官。
但是在一般人的印象中，曹操之所以临时改变主意要杀吕布，是因为刘备的提醒。刘备一心让这个反复无常的吕布死，他看到曹操有些犹豫，就上前说：“明公难道忘了吕布曾经事奉过丁原和董卓吗（明公不见吕布之事丁建阳及董太师乎）？”曹操点头称是（太祖颔之）。
吕布大骂刘备：“你这个小子让人最不能相信（是儿最叵信者）！”
曹操下令将吕布绞杀。叱咤风云的一代飞将，就这样悲剧谢幕了。
曹操难道真的动过不杀吕布之心？倒也有这种可能。曹操很爱才，吕布作为将才在同时代几乎无人匹敌，他虽然不是一个帅才，但却是一把攻击敌人的利器。当年张燕很难打，袁绍一筹莫展，吕布出马就能迅速搞定。
曹操也不会过于在意那些过往的经历，从给曹操造成的伤害看，吕布似乎比不过张绣，后来张绣投降曹操，曹操欣然接纳。
曹操顾忌的是吕布能否被驯服，最终为自己所用。正如刘备所言，
杀吕布是曹操早就想好的，他爱才，但不会干养虎为患的事。至于王必的相劝，有可能是事先安排好的双簧戏。
领导经常会有些想法不能明说，或者经常说些跟心里想法刚好相反的话，就需要有人勇敢地站出来背黑锅，王必就是替曹操背黑锅的，这也就是为什么荀攸不来劝，郭嘉也不来劝，而是从未在重大场合出谋划策过的王必出面相劝的原因。
至于刘备的相劝，那正中曹操的下怀。曹操做出动作要解吕布绑绳的时候，一定拿眼睛在瞟刘备，他估计刘备肯定要急，刘备一急，他就顺势将这把火烧给了刘备。刘备出于对吕布种种作为的切身感受，肯定不希望吕布有东山再起的机会，刘备或许意识到曹操在把祸水往自己身上引，但他没有别的选择。
总之，吕布就这样死了，而且死得很窝囊，是被人勒死的。
一同被杀的还有高顺。高顺这个人，一生跟随吕布，《英雄记》说他为人清白有威严，不饮酒，不受贿，训练出一支数百人组成的劲旅，号称陷阵营，攻无不克，战无不胜。但吕布更信任魏续等人，经常把高顺调教好的兵交给魏续带，让高顺带魏续的兵。即使如此，高顺仍然毫无怨言。像高顺这样品才皆优的将领实在难找，吕布被杀后，曹操不应该再杀高顺，但最终还是杀了，一定是因为高顺执意要陪吕布一死，曹操没有办法。高顺的死法跟吕布一样：绞刑。
一天之内连杀两员虎将，曹操心里肯定觉得可惜。所以，轮到下一个人时，曹操觉得无论如何不能再杀了。
下一个人是陈宫。
这是个老熟人，和曹操有太多的恩怨，即使如此，曹操仍然希望陈宫能回心转意，只要陈宫自己愿意，曹操就打算给他条生路。
陈宫的老母亲和女儿也在曹操手上，曹操问陈宫想不想让老母亲和女儿活命。陈宫的嘴很硬，说：“我听说以孝治天下的人不会绝别人之亲，以仁义施于四海的人不会断绝别人家的祭祀。老母亲能不能活命，取决于曹公，不取决于陈宫！”
据《典略》一书记载，在吕布还没有被杀时，曹操问陈宫：“公台，你平生计谋过人，现在怎会这样？”陈宫指着吕布说：“都是这个人不听我的，才至于此。”
陈宫自请一死，态度甚为坚决。陈宫的选择也是无奈，纵然他还想投降，纵然曹操也愿意接纳，但曹营的将士们也不会原谅他。与其痛苦地活着，不如慷慨一死。
陈宫径直往外走，拉都拉不住（遂趋出，不可止）。《典略》说，曹操看着陈宫的背影，不禁流下了眼泪（泣而送之）。陈宫死后，曹操善待他的老母亲，抚养他的女儿，后来又给她操办了婚事。
至此，吕布集团彻底灰飞烟灭。
吕布自追随丁原起兵以来，先后依附过董卓、袁术、张杨、袁绍、刘备等人，除了张杨对他自始至终以兄弟相待外，其他的人要么死在他的手里，要么对他恨之入骨。
吕布是一员骁将，他纵横中原，虎步天下，如果只论冲锋陷阵，估计很少能找到对手。但他谋略有限，眼界也窄，善于短线操作，不能作长远谋划，导致一生起起落落，没能成就出太大的功业，在四十多岁就死了。
吕布虽然也有一些个人魅力，但成大事者仅靠魅力是不够的，还要有一定的手段，懂得用人拢心之道，在这方面吕布比曹操、袁绍、刘备甚至袁术都有明显的差距。
陈寿对吕布的评价是：“吕布有虎之勇，而无英奇之略，轻狡反复，唯利是视。自古及今，未有若此不夷灭也。”意思是：吕布有如猛虎咆哮般的勇猛，却没有超群的智慧和谋略，轻浮狡诈又反复无常，眼中有的只是私利。从古到今，这样的人没有不被消灭的。
范晔在《后汉书》里把吕布跟刘焉、袁术等人合为一传，他对吕布的评价是：“术既叨贪，布亦翻覆。”意思是：袁术贪婪成性，吕布反复无常。吕布死后，他的首级被砍下，送往许县示众。但他最终葬在了哪里，史书并未记载。近年来，相传河南省焦作市修武县城东南六公里处的郇封镇兰封村村北发现了吕布墓，不过此事尚待考证。