八月，曹操攀登白狼山（辽宁省喀喇沁左翼县西南），突然跟乌桓联军遭遇，而乌桓联军军力强大。曹操军因系轻装，只有少数战士身穿铠甲，左右无不震恐。曹操由高下望，发现乌桓联军行动散漫，部伍凌乱，知道战斗力有限，于是命部将张辽当前锋，展开攻击。乌桓部落联军不能抵挡，崩溃。曹操大军追击，斩蹋顿及其他著名酋长以下；胡人中华人投降的二十余万人。辽东郡乌桓单于速仆丸（苏仆延），跟袁尚、袁熙逃亡，投奔辽东郡郡长公孙康，仍拥有数千名骑兵部队。有人建议乘势追击，曹操说：“不必，我等待公孙康送来袁尚、袁熙的人头，用不着战争。”
九月，曹操从柳城班师。
公孙康打算取袁尚、袁熙二人的性命，作为呈献给中央政府一大功劳。于是在马厩之中，埋伏精兵，然后延请袁尚、袁熙进入。还没有落座，公孙康发动埋伏，把二人生擒，立即诛杀，连同速仆丸（苏仆延）的人头，一并送给曹操。将领们询问曹操说：“在大军班师之后，公孙康怎会处决袁尚、袁熙？”曹操说：“公孙康一向畏惧袁尚、袁熙，我们如果急于进攻，他们势将结合在一起，拼力抵抗。只要稍微放松，他们就会自相残杀，形势如此。”曹操悬挂袁尚人头示众，下令三军，有敢哭一声的，处斩。牵招却祭奠悲哭，曹操嘉许他的道德勇气，保荐他当“茂才”。
此时已入冬季，天寒地冻，又逢大旱，二百华里内没有水源，又缺乏粮秣，遂屠杀战马数千匹充饥，挖凿地面三十余丈，才见到水。大军既平安抵达安全地带，曹操下令调查最初规劝讨伐乌桓的人是谁？大家不知道会发生什么事，每人心怀恐惧。然而，调查之后，曹操依照名单，重重赏赐，说：“我征讨乌桓部落，实在是危险万分，全靠侥幸，虽然成功，只能说是上天保佑，但这不是正常行动。各位的意见，才是万全智谋，所以奖励，以后不要闭口不言！”
二○八年，春季，正月，曹操返邺城，挖掘人工湖，命名玄武池，训练水上部队（为南征长江流域各割据势力作准备）。
夏季，六月，东汉帝刘协，任命曹操当丞相。
秋季，七月，曹操对荆州（湖北省及湖南省）全权州长（牧）刘表，发动攻击。
八月，刘表逝世，幼子刘琮继承官爵。
九月，曹操南征大军抵达新野；刘琮投降。
刘琮的部将王威，游说刘琮，说：“曹操听说将军归降，刘备逃走，一定戒备松懈，轻装前进；如果给我数千名精锐骑兵，在险要的地方，发动突击，可以擒获曹操。一旦擒获曹操，将军便威震四海，不仅仅保有今天这个局面！”刘琮拒不采纳。
曹操知道江陵储存大量粮秣武器，恐怕刘备夺取。于是放弃辎重，率轻装备部队，先到襄阳，听说刘备已经南下，曹操特别遴选精锐骑兵五千人，紧急追击。一日一夜，奔跑三百余华里（跟刘备部众一天只行十余华里，呈一强烈对比），在当阳长坂，终于追到。刘备部众崩溃，刘备拋弃妻子儿女，跟诸葛亮、张飞、赵云等，在数十名骑兵护卫下逃走。刘备所有部众及辎重，全落入曹操之手。刘备智囊徐庶的娘亲也被俘掳，徐庶向刘备告辞，指着心说：“我跟将军共同建立霸主大业，全靠此方寸之地。而今娘亲失踪，方寸已乱，留在这里，对你没有帮助，请从此别去。”遂投奔曹操。
张飞率骑兵二十余人作刘备后卫，据守河岸，拆除桥梁，在马上横矛瞪目，大吼说：“我，张飞，有胆量的上来，决一生死。”曹操军没有人敢向前逼近。
有人向刘备报告：“赵云已经向北逃走（意指归降曹操）。”刘备把手戟（一种佩刀）掷过去，说：“赵云绝不会拋弃我。”不久，赵云怀抱刘备的儿子刘禅归来。刘备率残军跟关羽的船队会合，渡过沔水（汉水），遇到刘琦率一万余人前来接应，遂一同抵达夏口。
曹操驻军江陵，任命刘琮当青州州长（刺史），封侯爵。连同蒯越等，封侯爵的十五人。从监狱中释放韩嵩（韩嵩已被囚九年），用朋友之情相待，请韩嵩评估荆州人士的优劣，一一擢升或任用。并任命韩嵩当藩属事务部长（大鸿胪），蒯越当宫廷禁卫官司令（光禄勋），刘先当宫廷秘书（尚书），邓羲当宫廷随从（侍中）。
荆州高级将领南阳郡人文聘，驻军在外；刘琮归降时，征召文聘，打算共同行动。文聘说：“我不能保全荆州，当在这里待罪！”曹操渡过汉水后，文聘才晋见曹操。曹操说：“你怎么来得这么迟？”文聘说：“先前，不能辅佐刘州长（刘表），贡献国家。刘州长（刘表）虽然去世，我希望据守汉水，保全州境。对仍在世上的孤儿（刘琮），不能辜负；对埋葬在地下的故主（刘表），无愧于心。大势所趋，身不由己，到了今天这种地步，悲哀羞惭，无颜早见！”唏嘘流涕，不能自已。曹操也感到悲怆，称呼他的别名（表示敬爱）说：“仲业，你真是忠臣！”特别厚待，使文聘仍统御原来部队，当江夏郡（此是中央政府所设的江夏郡）郡长。
冬季，十二月，先前，益州全权州长（牧）刘璋，听到曹操取得荆州消息，十分震撼，派行政官（别驾）张松，晋见曹操祝贺致敬。张松短小精悍，为人行为放荡，可是，他的真知灼见，超过常人。曹操当时轻易获得胜利，刘备也狼狈逃走；对其貌不扬的张松，认为并不是重要角色，不再像往日那样，对人亲切结纳。主任秘书（主簿）杨修建议曹操，延聘张松在中央当官，曹操拒绝。张松对曹操的轻视，心怀怨恨，返回益州后，建议刘璋跟曹操断绝关系，转跟刘备结交，刘璋接受。