當時的冀州是中國諸州中人口、糧食都比較富足的，號稱“帶甲百萬，穀支十年”。再加袁紹的聲望和雄厚的家庭憑藉，使袁紹的勢力驟然強大起來。他下一個打擊的目標就是屯兵於幽州的公孫瓚。
東漢晚期，經常發生戰亂的緣邊地帶，除了涼州以外，就是幽州。漢靈帝時，曾經做過中山相的漁陽人張純，勾結烏桓貴族丘力居等叛漢，做過涿令的公孫瓚因對張純等作戰有功，被封為騎都尉。但是公孫瓚與張純等戰鬥五、六年，未能取得勝利，丘力居等的鈔略範圍反而日益擴大，波及冀、幽、青、徐四州。靈帝中平五年（188年），漢朝任命劉虞為幽州牧。劉虞過去即曾做過幽州刺史，對烏桓、鮮卑等少數民族一向採取安撫的政策，成效較好。所以這時漢朝仍把他遣回幽州。劉虞到薊後，“罷省屯兵，務廣恩信”，對烏桓貴族“開許善路”，隻懸賞緝拿張純。純走出塞，為部下所殺。於是靈帝遣使就拜劉虞為太尉，封容丘侯。董卓掌權，又進虞為大司馬、襄賁侯。幽州地處邊塞，資用經常不能自給，每年需從青、冀二州賦調抽款二億餘，始得維持開支。後來連年戰爭，幽州無法再得到外州援助，賴有劉虞處置得當，情況有所好轉。《後漢書》卷73《劉虞傳》稱虞：
務存寬政，勸督農植，開上穀胡市之利，通漁陽鹽鐵之饒，民悅年登，穀石三十。青、徐士庶避黃巾之難歸虞者百餘萬口，皆收視溫恤，為安立生業，流民皆忘其遷徙。虞雖為上公，天性節約，敝衣繩履，食無兼肉，遠近豪俊夙僭奢者，莫不改操而歸心焉。
以上敘述，不免有渲染過甚之處，特別是最後兩句言豪強富人因劉虞持身節儉，便改變了自己的奢侈僭越行為，顯然是不可能的。但劉虞注意生產，提倡節約，使幽州經濟情況有所好轉，應是可信的。
劉虞到幽州後，撤去諸屯兵，唯留下了原來立有功效的降虜校尉公孫瓚，令他率步騎萬人屯駐右北平。但公孫瓚一向主張用武力掃滅烏桓，劉虞卻“欲以恩信招降”，公孫瓚經常“縱任部曲，頗侵擾百姓”；可是劉虞卻“為政仁愛，念利民物”，因此這兩個主張和作風迥然不同的要員，便不能和平相處，嫌隙日益嚴重。
獻帝初平二年（191年），青州黃巾軍三十萬人進入勃海，準備與黑山軍匯合。公孫瓚率領步騎二萬迎擊於東光縣（屬勃海郡，在今河北東光縣東），打敗了黃巾軍，收得生口七萬餘人，車甲財物，不可勝算。公孫瓚因鎮壓農民軍有功，被提升為奮武將軍，封薊侯。隨著公孫瓚軍事實力和官爵的升高，其貪慾也跟著增長，他迫不及待地要與袁紹爭奪冀州。他先上書朝廷，陳述袁紹不忠不孝的各種罪惡，然後提師南下。戰爭開始時，瓚軍頗占上風，冀州各城多叛紹從瓚，瓚以田楷為青州刺史，嚴綱為冀州刺史，單經為兗州刺史。初平三年（192年）春，公孫瓚與袁紹大戰於界橋（今河北威縣東）之南。瓚以步兵三萬餘人為方陣，騎為兩翼，左右各五千餘騎，白馬義從為中堅。旌旗鎧甲，至為鮮明，光照大地。紹令麴義以八百兵為先登，強弩千張夾兩側，紹自以步兵數萬結陣於後。麴義久在涼州，曉習羌鬥，兵皆驍銳。瓚見義兵少，縱使騎兵直前陵蹈。義兵先皆伏楯下不動，瓚騎未至數十步，義兵始同時俱起，揚塵大呼，直前衝突；強弩雷發，所中必倒。瓚兵頓時土崩，大敗奔逃，瓚所置冀州刺史嚴綱臨陣被殺。義兵一直追至瓚營，拔其牙門，瓚退還薊。從此，瓚與紹戰，常居劣勢。
公孫瓚不僅與袁紹是對頭，他同劉虞的關係也越來越壞。瓚與紹戰，虞屢加禁止，瓚不從命，劉虞縮減對瓚的軍糧供應，二人怨隙愈深。瓚為防虞襲己，於薊城（今北京市大興西南）建築高台。虞數請瓚相會，瓚託病不至，於是虞有討瓚之意。初平四年（193年）冬，虞親率諸屯兵合十萬人攻瓚，從事程緒以“兵起蕭牆，非國之利，加勝敗難保”，勸虞勿行。虞嫌緒“臨事沮議”，殺之。虞出師時，告誡軍士：“無傷餘人，殺一伯珪而已”。時州從事公孫紀知虞謀而夜告瓚，瓚部曲放散在外，瓚倉促間聞虞軍將至，頗為恐懼，即掘東城欲走。可是劉虞素來不習兵事，平日既不訓練士卒，戰時又不讓燒人廬舍，所以軍隊雖多，卻攻不下城。公孫瓚見有隙可擊，乃率銳士數百人，因風縱火，直衝虞軍而大敗之。劉虞北奔，被禽還薊。不久，獻帝派遣使者段訓到薊。瓚誣虞前與袁紹等謀為天子，脅訓斬虞於薊市。
公孫瓚既殺劉虞，盡有幽州之地。但虞素有恩信，部下多欲為之復仇。興平二年（195年），虞部屬鮮於輔等率州兵並招聚烏桓及漢民數萬人，大破公孫瓚所置漁陽太守鄒丹於潞（今北京市通縣東）北。袁紹又遣麴義及虞子和將兵與鮮於輔合擊公孫瓚，敗之於鮑丘（在今北京市密雲縣）。於是瓚地日蹙，退守易京（在今河北雄縣西北），不敢出戰。瓚在易京城內為圍塹十重，於塹內築京（大糧倉），積穀三百萬斛。自言：“兵法百樓不攻，今吾樓櫓千重，食盡此穀，足以知天下之事矣”。可是到建安四年（199年）春，這個具有高台深塹的堡壘還是被袁紹攻克，公孫瓚自知無救，乃盡殺其妻子，然後引火自焚。
在袁紹與公孫瓚不斷攻戰的八年中，除了雙方在冀州、幽州直接交鋒外，還有公孫瓚所署青州刺史田楷與袁紹長子袁譚在青州的戰爭。袁譚初至青州時，隻據有平原一郡，建安元年（196年），譚北逐田楷，東攻北海相孔融，略有青州，袁紹滅公孫瓚後，又以中子熙為幽州刺史，甥高幹為並州刺史。於是紹兼有冀、青、幽、並四州，地廣兵多，成為當時最強大的軍事力量。
東漢晚期，經常發生戰亂的緣邊地帶，除了涼州以外，就是幽州。漢靈帝時，曾經做過中山相的漁陽人張純，勾結烏桓貴族丘力居等叛漢，做過涿令的公孫瓚因對張純等作戰有功，被封為騎都尉。但是公孫瓚與張純等戰鬥五、六年，未能取得勝利，丘力居等的鈔略範圍反而日益擴大，波及冀、幽、青、徐四州。靈帝中平五年（188年），漢朝任命劉虞為幽州牧。劉虞過去即曾做過幽州刺史，對烏桓、鮮卑等少數民族一向採取安撫的政策，成效較好。所以這時漢朝仍把他遣回幽州。劉虞到薊後，“罷省屯兵，務廣恩信”，對烏桓貴族“開許善路”，隻懸賞緝拿張純。純走出塞，為部下所殺。於是靈帝遣使就拜劉虞為太尉，封容丘侯。董卓掌權，又進虞為大司馬、襄賁侯。幽州地處邊塞，資用經常不能自給，每年需從青、冀二州賦調抽款二億餘，始得維持開支。後來連年戰爭，幽州無法再得到外州援助，賴有劉虞處置得當，情況有所好轉。《後漢書》卷73《劉虞傳》稱虞：
務存寬政，勸督農植，開上穀胡市之利，通漁陽鹽鐵之饒，民悅年登，穀石三十。青、徐士庶避黃巾之難歸虞者百餘萬口，皆收視溫恤，為安立生業，流民皆忘其遷徙。虞雖為上公，天性節約，敝衣繩履，食無兼肉，遠近豪俊夙僭奢者，莫不改操而歸心焉。
以上敘述，不免有渲染過甚之處，特別是最後兩句言豪強富人因劉虞持身節儉，便改變了自己的奢侈僭越行為，顯然是不可能的。但劉虞注意生產，提倡節約，使幽州經濟情況有所好轉，應是可信的。
劉虞到幽州後，撤去諸屯兵，唯留下了原來立有功效的降虜校尉公孫瓚，令他率步騎萬人屯駐右北平。但公孫瓚一向主張用武力掃滅烏桓，劉虞卻“欲以恩信招降”，公孫瓚經常“縱任部曲，頗侵擾百姓”；可是劉虞卻“為政仁愛，念利民物”，因此這兩個主張和作風迥然不同的要員，便不能和平相處，嫌隙日益嚴重。
獻帝初平二年（191年），青州黃巾軍三十萬人進入勃海，準備與黑山軍匯合。公孫瓚率領步騎二萬迎擊於東光縣（屬勃海郡，在今河北東光縣東），打敗了黃巾軍，收得生口七萬餘人，車甲財物，不可勝算。公孫瓚因鎮壓農民軍有功，被提升為奮武將軍，封薊侯。隨著公孫瓚軍事實力和官爵的升高，其貪慾也跟著增長，他迫不及待地要與袁紹爭奪冀州。他先上書朝廷，陳述袁紹不忠不孝的各種罪惡，然後提師南下。戰爭開始時，瓚軍頗占上風，冀州各城多叛紹從瓚，瓚以田楷為青州刺史，嚴綱為冀州刺史，單經為兗州刺史。初平三年（192年）春，公孫瓚與袁紹大戰於界橋（今河北威縣東）之南。瓚以步兵三萬餘人為方陣，騎為兩翼，左右各五千餘騎，白馬義從為中堅。旌旗鎧甲，至為鮮明，光照大地。紹令麴義以八百兵為先登，強弩千張夾兩側，紹自以步兵數萬結陣於後。麴義久在涼州，曉習羌鬥，兵皆驍銳。瓚見義兵少，縱使騎兵直前陵蹈。義兵先皆伏楯下不動，瓚騎未至數十步，義兵始同時俱起，揚塵大呼，直前衝突；強弩雷發，所中必倒。瓚兵頓時土崩，大敗奔逃，瓚所置冀州刺史嚴綱臨陣被殺。義兵一直追至瓚營，拔其牙門，瓚退還薊。從此，瓚與紹戰，常居劣勢。
公孫瓚不僅與袁紹是對頭，他同劉虞的關係也越來越壞。瓚與紹戰，虞屢加禁止，瓚不從命，劉虞縮減對瓚的軍糧供應，二人怨隙愈深。瓚為防虞襲己，於薊城（今北京市大興西南）建築高台。虞數請瓚相會，瓚託病不至，於是虞有討瓚之意。初平四年（193年）冬，虞親率諸屯兵合十萬人攻瓚，從事程緒以“兵起蕭牆，非國之利，加勝敗難保”，勸虞勿行。虞嫌緒“臨事沮議”，殺之。虞出師時，告誡軍士：“無傷餘人，殺一伯珪而已”。時州從事公孫紀知虞謀而夜告瓚，瓚部曲放散在外，瓚倉促間聞虞軍將至，頗為恐懼，即掘東城欲走。可是劉虞素來不習兵事，平日既不訓練士卒，戰時又不讓燒人廬舍，所以軍隊雖多，卻攻不下城。公孫瓚見有隙可擊，乃率銳士數百人，因風縱火，直衝虞軍而大敗之。劉虞北奔，被禽還薊。不久，獻帝派遣使者段訓到薊。瓚誣虞前與袁紹等謀為天子，脅訓斬虞於薊市。
公孫瓚既殺劉虞，盡有幽州之地。但虞素有恩信，部下多欲為之復仇。興平二年（195年），虞部屬鮮於輔等率州兵並招聚烏桓及漢民數萬人，大破公孫瓚所置漁陽太守鄒丹於潞（今北京市通縣東）北。袁紹又遣麴義及虞子和將兵與鮮於輔合擊公孫瓚，敗之於鮑丘（在今北京市密雲縣）。於是瓚地日蹙，退守易京（在今河北雄縣西北），不敢出戰。瓚在易京城內為圍塹十重，於塹內築京（大糧倉），積穀三百萬斛。自言：“兵法百樓不攻，今吾樓櫓千重，食盡此穀，足以知天下之事矣”。可是到建安四年（199年）春，這個具有高台深塹的堡壘還是被袁紹攻克，公孫瓚自知無救，乃盡殺其妻子，然後引火自焚。
在袁紹與公孫瓚不斷攻戰的八年中，除了雙方在冀州、幽州直接交鋒外，還有公孫瓚所署青州刺史田楷與袁紹長子袁譚在青州的戰爭。袁譚初至青州時，隻據有平原一郡，建安元年（196年），譚北逐田楷，東攻北海相孔融，略有青州，袁紹滅公孫瓚後，又以中子熙為幽州刺史，甥高幹為並州刺史。於是紹兼有冀、青、幽、並四州，地廣兵多，成為當時最強大的軍事力量。