曹操又调曹洪、夏侯和率领三万大军来援，在都阳整兵数日，候齐兵马，留下夏候和部两万兵马驻守都阳，自率大军往攻下邳。吕布此时余军六万余，听从陈宫之言，坚守城池。曹操见吕布不战，使军士辱骂，吕布性情刚强，不听陈宫劝，领兵出战，曹操施骄兵之计，使各将均诈败，吕布益傲。
时吕布赤兔马病，吕布素爱之，换马出战。郭嘉忽思起一计，说与曹操，曹操抚掌大笑。曹操随命军士于城南山路之前，挖掘一处大坑，上以竹枝为撑，覆以席，上覆以土。在周围掘小坑若干，使军士藏于坑内。命夏侯淳、典韦率领大军伏于两侧，带十余骑驻马作观望城防状，故使下邳伏路小校发现。
小校见曹操身边卫兵甚少，急报吕布，吕布大喜，不及告于陈宫，急率身侧之将宋宪、魏续、牛金率领一万精兵出城捉拿曹操。吕布见离曹操不远，大喝一声：“曹贼，那里走。”驱马赶去，突陷坑中，众将来救，时夏侯淳、典韦率兵出，阻住三将。坑侧伏兵已起，见吕布勇猛，无法擒之，曹操命众军士填石坑内。堂堂吕布，一代枭雄，竟被郭嘉之计，活活坑死。
宋宪等将见吕布势危，奋身来救，已是不及，三将为重兵包围，宋宪、魏续战死，牛金投降。陈宫闻吕布出城，知大势不妙，率军来救，已是不及，抢得吕布尸体，回城安葬。陈宫见吕布已亡，军心涣散，召集众将商议，意欲弃城突围，投奔金旋。诸将准备妥当，张辽出南门诱敌，众将护送吕布家小投吴城而去。途中为典韦兵伏击，郡吏李肃、部将毋丘俭被曹军杀死，陈宫、侯成、陈登被擒，只有高顺得出，保得吕布家小逃到吴城。张辽出城诱敌，且战且退，退至半路，为曹军追上，与其子张虎同时被擒。
曹操夺得下邳，得意扬扬，令推张辽父子等人上来，张辽、陈宫骂不绝口，陈登、侯成投降。曹操知道陈宫大才，使人劝降，陈宫大骂来使，曹操见其心坚，必不能降，命军士推出斩之，服其忠义，命人厚葬之。曹操惜张辽之勇，使其子相协，张辽亦降。张辽请曹操在徐州为吕布立祠。时赤兔马为曹军所获，曹操命人好生调养，待其病愈，因曹仁屡立大功，命人送与曹仁。
金旋因为其军多为南人，熟悉水战、步战而不善骑射。命诸葛亮聘请北地善骑射者，分入诸军教练骑兵，将近一年，轻、重骑兵操练精熟。金旋命三路大军齐起，北征曹操。
关羽、张飞、凌统、沙摩诃各率本部兵马，随从金旋同赴筑阳与陆逊合兵，攻取新野。诸葛亮率领本部兵马、马超部，兵出汉中、梓潼，两路军合取下弁。周瑜率领部下出庐陵，刘瑶起兵五万出建业，两军合攻下邳。又使向朗为说客，赴南皮说服袁绍兵出三路。一路出晋阳，夺壶关，直取洛阳。一路出北海，攻都阳，取徐州。一路出界桥，取濮阳。新野诸将闻知大军征曹，兴高采烈，告别家小，收拾上路。
曹操闻金旋率领六十四万大军来攻，连忙调兵遣将，兵分三路，分头御敌。西路军由夏侯渊为主将、徐晃、王双为副将，以司马懿为军师，统兵一十五万驻守下弁；中路军以曹仁为主将，文钦、于禁为主将，董昭为军师，统兵一十六万驻守新野；自率夏侯淳、张辽、曹洪、郭嘉等屯于下邳。