曹操手中雖然控制了獻帝，在羣雄之中取得了有利的地位，但他的地盤位於羣雄割據的中心，四方受敵。於是他首先懷柔遠方的韓遂、馬騰，取得他們的支持，然後消滅了一直與他爲敵的呂布以及張楊的後繼眭固。這之前郭汜、李傕已被殲滅，張繡也投降了曹操。曹操周圍的董卓勢力基本上被一掃而光。而這時袁紹在河北攻打公孫瓚，公孫瓚兵敗自殺。袁術也病死。這樣到了建安四年(199)八月，袁紹和曹操在黃河兩岸直接對峙，衝突已到了不可避免的時候。這一年的秋天雙方拉開大戰帷幕。第二年，即建安五年十月，在黃河南岸的官渡，終於迎來了最後的決戰。
當時袁紹在軍事上處於絕對優勢，而且北方的公孫度和西方的韓遂、馬騰等都採取中立的態度，袁紹不存在後顧之憂，可以全力以赴對付曹操。與此相比曹操的條件就很不利了。他背後有與袁紹有同盟關係的劉表，還有雖與劉表敵對但卻野心勃勃的孫策，曹操隨時有受後方攻擊的可能性。曹操於是派衛覬爲使者前往與劉表敵對的益州劉璋處，想策動劉璋從側面牽制劉表。可是衛覬因道路不通，只到了長安就不能前行了。禍不單行，這時獻帝又恐於曹操的專橫，下密詔令外戚董承暗殺曹操。雖然這個陰謀因消息泄漏而失敗，但又有劉備夥同董承一黨在徐州小沛起兵反曹。曹操立即採取行動擊破劉備，劉備逃奔袁紹而去。留下來的關羽敵不過曹操，只好投降。曹操又派臧霸(先爲陶謙部將，後與呂布同伍，呂布被殺後投降曹操)佔領袁紹在黃河南岸的地盤青州，消除了袁紹由側面襲擊的後患。
這之前，在荊州南部的長沙太守張羨策應曹操舉兵攻打劉表，劉表受到牽制，不能與袁紹共同對付曹操。而這時，正準備乘虛襲擊許都的孫策遭暗殺身亡。這樣曹操的後顧之憂也自然消失。雖然袁紹又懷柔盤踞許都南邊汝南的黃巾殘黨劉闢，並派劉備到汝南合流以攪亂曹操後方，這一行動也被曹操一舉粉碎。
曹操在排除了種種不利因素後，在官渡迎擊袁紹的進攻，最終以少勝多取得了全面勝利。曹操的勝利與袁紹集團的內部不和有很大的關係。在圍繞攻打曹操的問題上，袁紹的謀士們意見不一，互相牽制。而這些謀士本身都是一些官僚士大夫，代表着不同地域、不同集團的利益。也就是說袁紹雖然手下有很多謀士，但他卻不會用人，這也是袁紹失敗的最大原因。謀士許攸的叛變最具有代表性。曹操正是採用了許攸的計謀，對袁紹的糧草屯集地烏巢發動了奇襲，最終取得了官渡之戰的決定性勝利。
曹操的屯田制度
官渡之戰時，由袁紹陣營叛逃曹操的許攸曾問過曹操還有多少軍糧供給，曹操謊稱還有一個月左右的糧草，但實際上所剩糧草僅夠維持一天。曹操的這個謊言當然沒能騙得過許攸。對曹操來說保證戰爭持續的最大問題就是軍糧問題。曹操在艱苦的條件下基本上保證了軍糧的供給，這要歸功於他所推行的“屯田制”。
黃巾之亂以來，連年的戰亂使北方人口驟減、土地荒廢，同時出現了大量的難民。這一時期，在北方的幽州、南方的荊州以及西方的益州數十萬至近百萬的人口爲躲避戰禍而流出。曹操統治下的中原一帶也因此人口流失，生產荒廢。作爲詩人曹操在詩中寫到“生民百遺一”(《蒿里行》)以形容當時的慘狀。“百遺一”雖然有一定的誇張成分，但有文獻記載說當時的人口只有東漢最盛期的十分之一(《三國志·張繡傳》)。募集勞力，恢復生產成了曹操政權的當務之急。
建安元年(196)，曹操迎獻帝至許昌，並採納棗祗、韓浩的建議在許都一帶設置屯田。曹操首先募集流民，把無主和荒廢的土地分給他們耕種。還提供耕牛、農具，採取集體從事生產的方式，國家向屯田民徵收租稅。這一措施在許都取得了很大的成果，於是曹操又在各地推廣這個經驗，各郡設置典農中郎將，各縣設置典農都尉，以不同於一般地方行政系統的組織與編制進行管理。說白了也就是國營集體農場。從西漢武帝時就開始興辦屯田，但那都是在偏遠地區由兵士從事生產勞動。在內地如此大規模的民屯，中國歷史上只有這個時期有過。
起初屯田民只按租用官牛的頭數繳納租稅，這是因爲無主農地來源非常豐富。後來剩餘農地越來越少，官府採用了分給屯田民一定數量的土地，對土地的收穫直接課稅的方法。租稅按規定使用官牛者，官六民四，使用私牛者，官民對分。百分之五十的租稅率看上去似乎很高，這和東漢當時的租率不相上下。但屯田民沒有兵役、勞役等負擔，在政府的庇護下能夠專心從事農業生產，政府也因此獲得穩定的收入。屯田制度是一項有利於官民雙方的合乎事宜的政策。
後來，建安十八年(213)，曹操又採納司馬懿的建議，在與吳交戰的淮河流域、與蜀接壤的關中地區施行了軍屯。軍屯在生產效率上進一步得到提高。由於施行屯田制,確保了軍糧的安定供給，魏在與吳、蜀的長期兩面作戰中始終保持着有利的形勢。吳和蜀也因此效仿魏的做法施行屯田。吳主要在長江流域興辦民屯和軍屯，蜀在與魏接壤的漢中施行了軍屯。
屯田制在戰亂期爲恢復生產確保供給發揮了巨大的威力，但隨着戰亂的平息，生產力得到恢復，屯田制的弊端也越來越暴露出來。屯田民處於政府的嚴密管理之下，沒有自由。表面上屯田民沒有兵役、勞役負擔，但實際上他們常常被強制徵用參加各種勞動，一旦有事也被強迫參加戰鬥。更主要的是屯田這種集團化管理體制束縛了農民的自由，阻礙了農民的生產積極性。到了魏的後期，租率升至官七民三，甚至官八民二，屯田民的不滿也日趨高漲。入晉以後，除了軍屯，民屯最終被下令廢止。在集團化農業的侷限性這一點上，可以說屯田與人民公社的失敗有着共通之處。
另外，屯田制實行土地公有化，把公有土地分配給農民耕種的做法，與東漢統治階級的地主豪族的利益相違背。戰亂期豪族勢力不得不做出一定的讓步，但戰亂一旦平息他們的不滿就爆發出來了。所以，以司馬氏爲首的地主豪族政權廢止屯田是理所當然的。從這個意義上來說，屯田制的實施反映了三國作爲一個過渡時代的歷史特徵。屯田制採用的土地公有和政府直接管理人民的措施，後來被起源於北魏、確立於唐代的律令制下的均田制繼承吸收。
