建安九年（204年）二月，邺县攻防战正式展开，对曹军来说这又是一次艰难的攻城作战，从二月直到八月，整整打了半年。期间曹军堆土山、挖地道，把什么攻城办法都使上了，就是迟迟攻不下来。
邺县拿下，整个黄河以北的大局可定，所以这次曹操下了决心，围则必打，打则必胜。但邺县在袁绍手里经营了多年，城防坚固，曹军一时无法得手。曹操看到这种情况，于是决定从肃清外围之敌入手，打起了持久战。
并州是袁军目前最重要的后勤供应来源，其后援基地主要集中在上党郡一带。由上党郡到邺县必须经过太行山区的毛城（今山西黎城东），袁尚的部下武安县长尹楷驻扎在此。
建安九年（204年）四月，曹操留下曹洪主持进攻邺县的事务，自己率军攻打毛城的尹楷，将其击破而还。此后，曹操又率军击破了袁尚驻守在邯郸的部将沮鹄，攻占了邯郸。袁尚任命的易阳县令韩范、涉县县长梁岐见势，举县投降曹操。
徐晃建议曹操：“二袁未破，他们手下其他诸城都在观望，应该重赏这两个县给大家看。”曹操认为有理，将韩范、梁岐都赐爵为关内侯。
这一招果然奏效，引起了多米诺骨牌效应，不仅又有多位袁尚任命的地方官员投降，而且还招来一位重量级人物：黑山军首领张燕。
张燕一直是袁绍的劲敌，多年以来也是袁氏集团挥之不去的梦魇。在袁绍与公孙瓒的对抗中，张燕坚定地支持公孙瓒，公孙瓒失败后，张燕所部被袁绍打散，后来趁着袁绍忙于官渡之战的机会，张燕才慢慢恢复了元气，这次得以卷土重来。
张燕看到曹军势大，于是主动联络要求投降曹操。在此前的战史中，张燕跟曹操虽然在大多数情况下是战略上的敌人，他们彼此分属于不同阵营，但他们之间却很少有直接交手的记录。
张燕的投奔进一步鼓舞了曹军的士气，加速了袁氏集团的灭亡。
但是，直到这一年的五月，邺县仍然未能攻下，曹操改变了打法，拿出了秘密武器。
这一天，站在邺县城墙上的审配看到曹军的工兵们围着城墙开始挖战壕，整个战壕连结起来长达四十里，但是又浅又窄，一使劲就能跨过去（示若可越）。
审配看到后微微一笑，心想这样的东西是没有任何实际作用的，他也不派人出击搞破坏，曹军有劲没处使就让他们挖吧。
岂料，入夜之后曹操下令全体将士都投入到挖战壕的工作中，一夜之间把这四十里长的战壕全部扩充到二丈深、二丈宽。这一回审配不笑了，他大为吃惊，但一时间也闹不清曹操搞出这种超级工事来做什么用。
审配的好奇心马上就有了答案，这些战壕里神奇般地灌满了水，这些水借着设计好的地势一路前奔，直扑城内。原来，曹军挖的不是战壕，而是人工运河，要把附近漳河里的水引来灌城。
最近我专程去了一趟河北省临漳县的铜雀台遗址，据说现存的并不是铜雀台而是它附近的金凤台，真正的铜雀台已被改道的漳河给冲毁了。
金凤台遗址在一个镇子边上，镇子的另一侧就是漳河，现在河里已经没有什么水了，站在桥上可以看到金凤台，也可以清楚地看到新修的京珠高速公路。
因此，漳河就在邺县跟前，虽然方便了生活和生产，但也暴露出一个隐患：邺县很容易被水攻。
城里本来就快撑不住了，现在又泡在了水中，更是雪上加霜。好在是夏天，要是换成冬天，不知道情况又会糟糕到什么地步。即便如此，城里的人也饿死了一半以上。
但城里仍然拼命死守，袁军的战斗力看来也并非不堪一击。转眼到了秋天，形势对城内的袁军越来越不利，在冀州北部一带活动的袁尚也拼了，率领一万多人前来救援。
袁尚想最好城里和城外能联络起来，以便统一行动，这样就得有人冒死入城传递消息。但此时曹军围城很严，要想顺利进城，之后再顺利从里面出来，几乎不可能。
袁尚跟他的办公室主任（主簿）李孚商议，李孚想了想说，派个一般的人去也不顶事，不如让我去吧。李孚虽然不是什么大人物，但他真不错，硬是凭着智慧和胆量顺利地到已被曹军围得像铁桶似的邺县走了一趟，不仅出色完成了任务，而且自己以及随行的人都毫发无损。
李孚字子宪，巨鹿郡人，他自告奋勇冒死进城，袁尚问他需要准备些什么。李孚回答：“听说曹军围得很严，人多了反而容易被察觉。我带三名骑兵就行了。”李孚挑选了三名骑兵，备好干粮，骑上快马，却不携带武器，他们先来到邺县北面一个叫梁淇的地方，砍了三十多根问事仗捆好了放到马上。
问事杖是军中执法官所持之杖，大概是用来惩罚犯错士卒的。李孚他们又在着装上打扮了一下，装得像个曹军的人，之后趁着夜色来到邺县城外曹军大营附近。
到晚上八点（一更半），天已经黑透，李孚他们就大模大样出来，自称是执法官（都督），进到曹营，大模大样地在曹营里逛来逛去，每到一处都大声呵叱曹军士卒，有的还用问事杖就地处罚。
李孚他们甚至摸到了曹操大帐的附近（遂历太祖营前），仍然没被识破。他们再向南走，从南面又向西，最后来到营门前，又故伎重演，对守门的士卒一顿训斥，还把他们绑了起来，之后打开营门，上马疾驰，一口气奔至邺县城下，大声呼喊，城上有认识李孚的，赶紧吊下绳索，把他们拉了上去。
城里的人见到李孚等人后欢声雷动，李孚迅速与审配交换了情况，约好了下一步共同行动的信号。
城里的人被围了几个月之久，此时终于盼到了援军，不禁悲喜交加。
曹军士兵发现有人闯营而过，立即报告曹操。曹操说：“他们不仅要进去，肯定还要出来。”
李孚把事情办完确实要出城，但外面围得很紧，进来已不容易，想出去更难。李孚想了一个计策，他对审配说：“现在城里粮食少，老弱之人在城里没有什么用，不如把他们放出城去以节省粮食。”审配同意，于是在城里集中起好几千老弱之人，让他们都手持白幡，从三个城门同时出城。打出白幡通常意味着投降，围城的曹军一看那么多人从城里涌出来投降，纷纷上来查看情况。在这几千人里，就隐藏着李孚等人，他们随着大家出了城，又趁乱向西北方向突围而去。
有人又报告了曹操，曹操笑道：“看看，让我说对了吧？”
曹操明白，那几个进城又出城的人是袁尚派来的联络员，现在他们已经约好了行动方案，马上就会有所行动，必须密切关注城内外敌军的动态。
李孚见到袁尚，报告了城内的情况，袁尚决定立即行动，向邺县进军。
听说袁尚大军朝邺县方向开来，曹军大部分将领认为不如放过他们，避开锋芒，然后再寻找机会歼灭。这样的想法是有依据的，《孙子兵法》里说“归师勿遏”，意思是说正在撤退回来的敌人不要去拦阻，因为这些人回家心切，个个都会死战。
曹操是研究《孙子兵法》的鼻祖，对这部兵书他比任何人都熟悉。他说：“那倒也未必，这要看袁尚从哪里来，如果是从北面的大道而来，应当避开他；如果是从西面的山道而来，我料定可以擒获他了（若循西山来者，此成禽耳）。”曹操说得挺有把握，根本不像说着玩，弄得大家一头雾水。
据《曹瞒传》说，曹操派出多路侦察兵（侯者）在这两个方向随时打探情况，后来接到报告，说敌人走的是西边的山道，大部队已经到了邯郸一带。曹操大喜，对诸将说：“我已经得到冀州了，诸君知道不知道？”大伙不知道领导卖的是什么关子，都说不知道。曹操说：“诸君马上就能看到了（方见不久也）。”
曹操并不会算卦，他依据的是心理战原理。袁尚如果是从北面的大道而来，说明他们没有给自己留退路，来了就会决一死战。袁尚之所以绕到西面而来，说明他想的是打得赢就打，打不赢就退到太行山里打游击，有了这种心理，曹操料定袁尚必败。
袁尚的主力进到了邺县以西七十里的阳平亭，在滏水边扎营。夜里，他派人向邺县举火报信，城里也举火回应，这是李孚与审配约定的共同行动暗号。
审配率兵从城里杀出，想跟袁尚汇合。曹操早有准备，在两个方向都派出阻击部队，城里和城外两路敌兵均被击败，审配退回城里，袁尚被曹军顺势围在了漳河边。
袁尚实在没有信心打下去了，向曹操请求投降。
现在才想起来投降，可见袁尚没有他哥哥袁谭机灵，但此时曹操已经不需要他投降了，曹操只想尽快消灭他们。袁尚无奈，趁夜突围，逃到附近的太行山中，袁尚的部将马延、张觊等人临阵投降，袁尚在太行山里也待不下去了，只好逃往中山国。
曹军缴获了大量辎重，还缴获了袁尚的印绶、节钺、衣物等，曹操命人拿着这些东西到邺县外面搞展览，故意让城里的人看。城内守军看到，信心和斗志完全瓦解（城中崩沮）。
审配仍然很强硬，下令坚守死战。审配给大家打气：“曹军也疲惫不堪了，二公子袁熙就要来救我们了（幽州方至）！”
一次，曹操在城外巡视，让审配看见了，命令弓箭手悄悄埋伏，找到机会突然放箭，差点射中曹操。
但是，审配再死撑也挽救不了邺县内无粮草、外无救兵的绝境。对于袁军的处境，城里有些将领看得很清楚，他们不想跟审配一块送死，这其中就包括审配的侄子东城门守将审荣。
八月二日夜里，审荣打开邺县东门迎接曹军入城，审配虽然组织人在城里继续巷战，但已无力回天，邺县很快被曹军占领，审配也成了俘虏。
至此，打了半年之久的邺县攻防战以曹军最后的胜利而告终，曹操终于能骑着马走进这个他做梦都想占有的当时北方最重要的城市了。