韩馥的部下长史耿武、别驾闵纯、治中李历劝谏说冀州虽然偏僻，但甲士百万，粮食足以维持十年，而袁绍则是孤客穷军，仰人鼻息，就如同婴儿在手上一般，一旦断了奶，立刻就会饿死，不应让出冀州。韩馥说他是袁氏故吏，才能也不如袁绍，不得不让位。驻屯在河阳的都督从事赵浮、程涣听到消息，急急自孟津驰兵东下，船数百艘，众万余人，请求出兵抗拒袁绍，韩馥不同意。终于，韩馥搬出了官署，又派自己的儿子把冀州牧的印绶送交袁绍。袁绍代领冀州牧，自称承制，送给韩馥一个奋威将军的空头衔，既无将佐，也无兵众。韩馥离开冀州投奔张邈，后在张邈处自杀。
袁绍问别驾从事沮授：“如今贼臣作乱，朝廷西迁，袁家世代受恩，决心竭尽全力兴复汉室。然而，齐桓公如果没有管仲就不能成为霸主，勾践没有范蠡也不能保住越国。想与卿同心戮力，共安社稷，不知卿有什么妙策。”
沮授回答说：“将军年少入朝，扬名海内。废立之际，发扬忠义；单骑出走，董卓惊恐。渡河北上，渤海从命；拥一郡之卒，聚冀州之众。威声越过河朔，名望重于天下。如今将军如首先兴军东讨，可以定青州黄巾；还讨黑山，可以消灭张燕。然后回师北征，平公孙瓒；震慑戎狄，降服匈奴。可拥有黄河以北的四州之地，因之收揽英雄之才，集合百万大军，迎皇上于西京，复宗庙于洛阳。以此号令天下，诛讨未服，无人能抵御。”袁绍听了非常高兴，随即加封沮授为奋威将军，使他监护诸将。袁绍又用田丰为别驾、审配为治中，这两人比较正直，但在韩馥部下却郁郁不得志。此外，袁绍还用许攸、逢纪、荀谌等人为谋士。
冀州北面有公孙瓒，南面有袁术，这是袁绍的两个劲敌。袁术虽然是袁绍的从弟，但二人向来不和。兖州刺史刘岱同时是袁绍和公孙瓒的姻亲，袁绍让妻子与孩子住在刘岱的治所内。另一边，荆州牧刘表与袁绍是盟友，因此遭到了袁术和孙坚的袭击。
初平二年（191年）冬，袁术任命孙坚为豫州刺史，屯兵阳城。在孙坚出兵攻打董卓的时候，袁绍借机会任命周昂为豫州刺史，派兵袭取了阳城。袁术派遣公孙瓒的弟弟公孙越协助孙坚回救阳城，公孙越在作战中被流矢射中身亡。当时，正在青州镇压黄巾军的公孙瓒怒不可遏地说他弟弟的死是袁绍惹的祸。于是举兵攻打袁绍。袁绍大惊，为了缓和局势，他拔擢公孙瓒的从弟公孙范为勃海太守，但公孙范一到勃海，却立即倒戈。
公孙瓒威震黄河以北，举兵攻打袁绍，冀州各郡全都闻风而降、倒向公孙瓒。公孙瓒不飞吹灰之力击破冀州各郡军队，派使者要求刘岱与袁绍断绝联盟关系，被刘岱拒绝。
袁绍亲自领兵迎战公孙瓒，两军在界桥南二十里处交锋。公孙瓒以三万步兵，排列成方阵，两翼各配备骑兵五千多人。袁绍令麴义率八百精兵为先锋，以强弩千张为掩护，他统领步兵数万在后。公孙瓒见袁绍兵少，下令骑兵发起冲锋，践踏敌阵。麹义的士兵镇静地俯伏在盾牌下，待公孙瓒的骑兵冲到只距离几十步的地方，一齐跳跃而起，砍杀过去；与此同时，千张强弩齐发，向公孙瓒的骑兵射去。公孙瓒的军队遭到意想不到的打击，全军陷入一片混乱，骑兵、步兵都争相逃命。麴义的军队则越战越勇，临阵斩杀了公孙瓒所署冀州刺史严纲，获甲首千余人，又乘胜追到界桥。公孙瓒企图守住界桥，但再次被打败了。麹义一直追击到公孙瓒的驻营地。
袁绍命令部队追击敌人，自己缓缓而进，随身只带着强弩数十张，持戟卫士百多人。在距离界桥十余里处，听说前方已经获胜，就下马卸鞍，稍事休息。这时公孙瓒部逃散的骑兵二千多突然出现，重重围住了袁绍，箭如雨下。别驾田丰扶着袁绍，要他退入一堵矮墙里，袁绍猛地将头盔掼在地上，说：“大丈夫宁可冲上前战死，躲在墙后，难道就能活命吗！”
他指挥强弩手应战，杀伤了公孙瓒的不少骑兵，公孙瓒的部队没有认出袁绍，也渐渐后退。稍顷，麹义领兵来迎袁绍，公孙瓒的骑兵才撤走了。
初平三年（192年），巨马水之战爆发，袁绍部下崔巨业领兵围故安，久攻不下，撤退时被公孙瓒派三万人追击，在巨马水被杀七八千人。公孙瓒乘胜追击，攻城略地，来到青州平原郡，这时青州刺史焦和已经去世，公孙瓒于是任命田楷为青州刺史统，同时袁绍也指派臧洪继承青州，又派去了几万兵马，双方为争夺青州连战两年。
初平三年（192年），龙凑之战爆发，公孙瓒又派兵到龙凑挑战，袁绍再次打败公孙瓒。公孙瓒于是退回幽州，不敢再出来。
冀州是各方英杰想要争夺的四战之地，其周边除了割据的诸侯之外，还有匈奴、乌桓、鲜卑等异族，同时州郡内部盘踞着势力强大的的山贼部队，其中主要是张燕领导的黑山军。 黑山是盘踞太行山脉山谷之内的山贼军队，遍布冀州的常山、中山、常山、赵郡、河内等地区，足足有上百万人，河北各个郡县都深受其害，连朝廷都无力征讨，后来诸贼军多数被袁绍平定。
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