果然，公孙瓒见对面兵少，下令骑兵发起冲锋，践踏敌阵。而麹义则带领这八百精锐步兵静静地伏在盾牌下面，当时公孙瓒手下的大将严纲，在带领白马义从冲到距离麴义几十步的地方，赫然发现了那一千张恐怖的强弩机，密密麻麻的箭头上那凌厉的寒光，瞬间便照的严纲大脑一片空白，强弩对骑兵意味着什么，严纲比谁都清楚，可这时已经晚了，还没等严纲反应过来，麴义便带着八百死士一齐跳跃而起，砍杀过去，与此同时，强弩齐发，利箭如流星一般直扑公孙瓒的骑兵而去，所中之处，如电闪雷击，血腥的空气里夹杂着骑兵们临死前的哀嚎和战马的长嘶，刹那间便倒下了一大片。公孙瓒全军陷入一片混乱，兵士们都争相逃命，麴义则越战越勇，一路攻下界桥，公孙瓒则率残兵退往蓟县。
此时袁绍正统领步兵数万人在后指挥，见到麴义大胜，就有些轻敌，他命令主力部队赶紧去追击敌人，而自己则带领一百多名卫士，抱着数十张强弩机，跟在后面缓缓行进。走到距离界桥十余里处，听说公孙瓒已经败退，于是袁绍就下马卸鞍，稍事休息。这时公孙瓒手下逃散的二千多名骑兵突然出现，将袁绍带的这百十人重重包围。
当时这帮人不知道里面那位是袁绍，所以没有玩命冲锋，否则袁盟主的小命肯定得交代了，这些人围住袁绍之后，只是在外围放乱箭，一时间箭如雨下，情况非常危险。谋士田丰扶着袁绍，要他躲到一堵矮墙里避箭，可袁绍却怒发冲冠，猛地将头盔摔在地上，说：“大丈夫宁可战死，躲在墙后，难道就能活命吗！”袁绍的英雄气概驱散了众人心头的恐惧，他一面鼓舞士气，一面沉着指挥弩弓手应战，始终没让敌军近前，很快，麹义领兵前来驰援，这群骑兵才迅速撤走。
界桥之战是中国历史上步兵战胜骑兵的经典战例，它教会了后人严格的纪律，选择时机的能力和指挥官的个人素质永远是决定胜败的关键。经此一战，麴义名扬天下，公孙瓒的白马义从则基本全军覆没，大将严纲战死，而袁绍则站稳了冀州，牢牢控制住了这块富饶的立足之地。
公孙瓒回到幽州后，积极整顿兵马，南结袁术，准备再次与袁绍决战。很快，公孙瓒便令刘备屯兵高唐，单经屯兵平原，同时联合徐州的陶谦和南阳的袁术一同出兵，试图从东，南，北三个方向夹击袁绍——曹操集团，袁绍与曹操商议好对策，分别出击，大破袁术、公孙瓒以及陶谦的联军，袁术退至寿春。同年底，公孙瓒再次出兵龙凑，结果又被袁绍击败，公孙瓒只得退守幽州。短时间内经历数次激战，袁绍与公孙瓒双方皆是疲惫不堪，伤亡惨重，粮草罄尽。公元193年初，太仆赵岐奉汉献帝之命从长安赶来劝和，袁绍和公孙瓒这才双双宣告休战。
因为袁绍一直将公孙瓒视为头号劲敌，所以冀州的防御重心始终在北方，现在冀北好不容易暂时休战，还没等袁绍缓口气，冀南又出了大乱子。当时在冀州与兖州的交界地区，连同并州一带都是农民起义军的活跃地区，公元193年，黑山军的一支数万人，在首领于毒的率领下，趁袁绍主力都在冀北，内部空虚之机，竟然一举攻陷了冀州的治所邺城。当时袁绍和部下们的家属都在邺城中，听闻这个消息，有的愁眉不展，有的放声痛哭，唯独袁绍容貌自若，丝毫不改平日的风度，才使军心稍安。接着，袁绍率军征讨，起义军战败，向南退至朝歌，袁绍引军随后赶到，经过五天的激烈战斗，于毒连同手下一万多部众被杀。然后袁绍率军沿鹿肠山一路向北，接连剿灭了刘石、青牛角、黄龙、郭大贤等多支黄巾起义军，斩杀过万。随后袁绍在常山遭遇了黑山军的主力张燕，双方展开大规模会战，连续打了十几天，张燕与袁绍都死伤惨重，随后各自罢兵。
公元195年，袁绍手下的东郡太守臧洪宣布与袁绍决裂，断绝隶属关系。袁绍亲率大军兴兵围城长达一年，城内粮草断绝，臧洪也在城破后被杀。同年，原幽州牧刘虞的旧部鲜于辅等人联合乌桓，攻打公孙瓒，袁绍乘机派出大将麴义，与鲜于辅合兵，共计十万大军，进击公孙瓒，在鲍丘大破公孙瓒主力，斩首两万余，公孙瓒退到易京，坚守不出。易京城非常牢固，难以攻克，麴义军粮耗尽，只能撤走，公孙瓒趁势追击，将麴义击败。
麴义虽然在撤军路上被袭，但已无关大局了，经此一败，公孙瓒可以说是一蹶不振，大势已去了。随后袁绍将外甥高干派到并州，委任其为并州刺史，接管了饱受南匈奴侵扰和黑山军劫掠的并州，又举荐长子袁谭为青州刺史，屯兵在平原。袁谭骁勇善战，很快便打败了公孙瓒的部属，原青州刺史田楷，将田楷驱逐回幽州。公元196年春，袁谭向东进攻北海相孔融，孔融只身逃到许昌，妻儿皆被俘虏，随后袁谭又继续进军，扫灭了很多沿海的黄巾军割据势力，终于占有了整个青州，青并二州由此正式划归袁绍治下。
公元198年，决心一举解决公孙瓒问题的袁绍，亲率大军攻打幽州，一路所向披靡，战无不克，很快便包围了易京，公孙瓒手下的将领有的投降、有的溃散，兵士们更是毫无斗志。公孙瓒感到大事不妙，于是派人突围出城向黑山军求救，与援军约定起火为号，夹攻袁绍。不料求救信被袁绍截获。袁绍将计就计，如期举火。公孙瓒以为救