【许攸降曹】
据《曹瞒传》记载曹操听许攸前来投靠自己，大喜过望，都等不及穿鞋，光着脚出来就去迎接他，一看到许攸就拍手笑着：“许子卿，你远道而来，我的大事可成功了！”
入座以后，许攸对曹操：“袁军兵多将广势力强大，你有什么办法对付他？现在还有多少粮草？”曹操：“还可以支持一年。”许攸哪里相信，就直接：“没有那么多，再一次。”曹操又：“可以支持半年。”
许攸：“您不想击破袁绍吗？为什么不实话呢！”曹操：“刚才只是开玩笑罢了，其实只可应付一个月，怎么办呢？”许攸：“您孤军独守，外无救援，而粮草已尽，这是危急的关头。袁绍有一万多辆辎重车，在故市、乌巢，守军戒备不严密，如果派轻装部队袭击，出其不意而来，焚毁他们的粮草与军用物资，不出三天，袁绍大军就会自行溃散。”
历史上许攸就这样提出火烧乌巢的提议，但因为许攸是叛将，所以曹操集团内部对他不是很信任，很多人都对许攸有所怀疑，认为这可能是陷阱，而当时只有荀攸和贾诩劝曹操听从许攸的提议。
而在曹操兵粮将尽之际，他就问过贾诩对策，贾诩就回道：“您明智胜过袁绍，勇敢胜过袁绍，用人胜过袁绍，当机立断胜过袁绍，有这四个胜过而半年之久不能平定袁绍的原因，在于只考虑万全之策。必须在关键时刻作出决断，那样片刻就可平定敌人。”
于是曹操最终听从了许攸的建议，决定出兵摧毁乌巢。
【火烧乌巢】
据《曹瞒传》记载，曹操决定出兵后，留下曹洪、荀攸防守大营，亲自率领五千名步骑兵出击。当时曹操下令军队一律用袁军的旗号，兵士嘴里衔着木棍，把马嘴绑上，以防发出声音，夜里从道出营，每人抱一捆柴草。经过的路上遇到有人盘问，就回答：“袁公恐怕曹操袭击后方辎重，派兵去加强守备。”听的人信以为真，全都毫无戒备。到达乌巢后，曹操保围住袁军辎重，四面放火，袁军营中大乱。正在这时，天已渐亮，淳于琼等看到曹军兵少，就在营外摆开阵势，曹操进军猛击，淳于琼等抵挡不住，退守营寨，于是曹军开始进攻。
袁绍知道曹操袭击乌巢后，派遣骑兵增援乌巢，看到敌军援军将近，曹操左右有人就：“敌人的骑兵逐渐靠近，请分兵抵抗。”曹操怒喝道：“敌人到了背后，再来报告！”
在曹操的鼓舞下曹军士兵都拼死作战，于是大破袁军，斩领将督将眭元进、骑督韩莒子、吕威璜、赵叡等的首级，割下大将淳于琼的鼻，杀士卒千余人，将他们所有鼻割下，连同牛、马的舌头一同送往袁军，袁军将士大惊。此战，曹军还烧掉袁军全部存粮。
淳于琼为曹将乐进所虏获，被带到曹操面前。曹操问淳于琼：“你今天弄成这样，是什么源故？”淳于琼答：“胜负乃天所控制的，问我干什么？”曹操想要留下淳于琼性命，许攸劝谏：“以后他照镜子（看到自己的鼻子被割了），不会忘记今天的（耻辱和仇恨）。”听完，曹操同意杀淳于琼。
就此曹操在乌巢大获全胜，而这一战的胜利则成为了压死骆驼的最后一根稻草。
【张郃归曹】
曹操袭击淳于琼攻打乌巢之后，袁绍很快也得知了消息，他对儿子袁谭：“就算曹操攻破淳于琼，我去攻破他的大营，让他无处可归。”于是袁绍准备派遣大将高览、张郃去攻打曹军大营。张郃劝道：“曹操亲率精兵前去袭击，必能攻破淳于琼等，他们一败，辎重被毁，则大势已去，请您先去救援淳于琼。”
而袁绍的主要谋士郭图则坚持要先攻曹操营寨。张郃继续劝：“曹操营寨坚固，一定不能攻克。如果淳于琼等被捉，我们都将成为俘虏。”袁绍于是派出轻兵去援救淳于琼，而派张郃等人率领重兵进攻曹军大营。而后由于援军太少，乌巢最终被曹操攻陷，淳于琼等将领也都被杀死，曹操将一千余名袁军士兵的鼻子全都割下，将所俘获的牛马的嘴唇、舌头也割下，拿给袁绍军队看，导致军中大为惊恐。
郭图知道自己的计策失败后，心中羞愧，为了推卸责任就又去袁绍那里诬告张郃，对袁绍：“张郃听我军失利，十分幸灾乐祸。”而这件事情被张郃听后，他又恨又怕，恐惧自己成为第二个田丰，于是就与高览等将领烧毁了攻营的器械，到曹营去投降。一开始曹洪生怕中计，不敢接受他们投降。荀攸：“张因为计策不为袁绍采用，一怒之下来投奔，您有什么可怀疑的！”于是选择接受张郃、高览的投降。
曹操也对张郃的投降感到高兴，亲自迎接并称“如微子去殷，韩信归汉也”，此后担任著偏将军、封都亭侯。张郃亦是后来曹操集团中主要大将之一，后世和徐晃、乐进、张辽、于禁并称为曹魏“五子良将”。
历史上乌巢虽然不是《三国演义》中袁绍放置全部粮草的地，而是淳于琼运输粮草的暂时放置地，但此前袁绍的粮道已经被曹操截过了，而乌巢的是最新的一批粮草，所以就算当时袁绍军中还有余粮，但也不可能太多了，乌巢中粮草应该占了袁绍军中粮草的绝大多数，在曹操摧毁乌巢的粮草之后，对于袁绍军的打击可以是致命的。
而且在这一系列的作战中袁绍损失不仅仅是粮草而已，其麾下将领淳于琼、眭元进、韩莒子、吕威璜、赵叡均在这一仗中战死，许攸、张郃、高览等也先后向曹操投降，在乌巢和攻打曹操大营也是损失了大量部队，袁绍在损兵折将的同时，更致命的还有士气上的打击，袁绍军中从上而下都已经失去了再战斗的意志。
袁绍已经走向了穷途末路，官渡之战的结局此时已经很明确了。