董卓討伐戰過後，關東聯盟軍解散，袁紹也心有不甘地回到了渤海郡。此時的他除了頭頂上戴著四世三公和關東軍盟主這兩個高帽以外，其實只有渤海郡這一小塊地盤。在那個弱肉強食的時代，如果不能迅速擴充勢力，很快就會被別人吃掉，管你是什麼名士還是盟主。當時的渤海郡屬於冀州治下，於是袁紹自然就盯上了冀州牧韓馥的地盤。
當時韓馥與幽州的公孫瓚之間有矛盾，於是袁紹便採納了謀士逢紀的計策，一面引軍東向，擺出攻打冀州的架勢，一面暗中給公孫瓚寫信，約好共同夾擊冀州。結果韓馥果然不是公孫瓚的對手，初一交戰便敗下陣來，連手下大將麴義也趁機反叛。袁紹則一面派出使者結交麴義，一面讓外甥高幹和謀士荀諶等人去鄴城遊說韓馥。袁紹這一手內外並舉，軟硬兼施玩得確實漂亮，韓馥本就生性怯懦，沒有謀略，在威逼利誘之下果然答應讓出冀州，迎請袁紹為冀州牧。就這樣，不費一兵一卒，袁紹便得到了天下十三州中最富裕的冀州，而冤大頭韓馥則被剝奪了兵權，憂懼而死。
地大物博的冀州給予了袁紹取之不盡的兵源和人才供應，此時袁紹文有沮授，審配，郭圖，田豐，許攸，逢紀，荀諶，武有麴義，顏良，文丑，張郃，高覽，初步構建起了自己的核心班底。但此時袁紹面臨的形勢卻並不樂觀，冀州雖然富饒，但卻是四戰之地，周邊強敵環伺：東面的青州和南面的兗州都是黃巾餘部的集聚之地，連年征戰，混亂不堪，西面的幷州一度是張燕黑山軍的天下，北方則更是兇險，因為實力派軍閥公孫瓚，正盤踞於幽州，虎視眈眈。
公元192年初，早已按捺不住的公孫瓚首先向冀州大舉進攻，一時間，各郡縣望風歸降，袁紹親率兵馬迎擊，界橋之戰爆發。公孫瓚以三萬步兵，排列成方陣，兩翼各配備五千輕騎兵，中間則是戰鬥力最為強悍的騎兵部隊白馬義從。白馬義從是公孫瓚最精銳的騎兵護衛隊，數量大約是三千人，戰馬都是清一色的白色，兵士們則各個都是千里挑一的高手，他們具有強大的機動力和戰鬥力，且對公孫瓚非常忠誠，是公孫瓚得以威震塞外的最大倚仗，就連驍勇善戰的烏桓騎兵見到白馬義從也多是聞風而走。可這次他們卻遇到了剋星，那就是麴義的八百先登死士。其實袁紹這樣安排本是無奈之舉，若要論步兵實力，袁紹並不比公孫瓚弱，但袁紹的騎兵數量卻並不多，如果拿出來硬拼，還不夠公孫瓚塞牙縫的，可用步兵抵抗騎兵是有天然劣勢的，更何況只有區區八百人，公孫瓚必然會輕視，麴義要的就是這個效果。事實上，這八百人只是誘餌，後面還藏了一千張強弩機，強弩機的發射力度非常強大，遠非尋常弓箭可比，這才是麴義真正的殺手鐧。果然，公孫瓚見對面兵少，下令騎兵發起衝鋒，踐踏敵陣。而麴義則帶領這八百精銳步兵靜靜地伏在盾牌下面，當時公孫瓚手下的大將嚴綱，在帶領白馬義從衝到距離麴義幾十步的地方，赫然發現了那一千張恐怖的強弩機，密密麻麻的箭頭上那凌厲的寒光，瞬間便照的嚴綱大腦一片空白，強弩對騎兵意味著什麼，嚴綱比誰都清楚，可這時已經晚了，還沒等嚴綱反應過來，麴義便帶著八百死士一齊跳躍而起，砍殺過去，與此同時，強弩齊發，利箭如流星一般直撲公孫瓚的騎兵而去，所中之處，如電閃雷擊，血腥的空氣裡夾雜著騎兵們臨死前的哀嚎和戰馬的長嘶，剎那間便倒下了一大片。公孫瓚全軍陷入一片混亂，兵士們都爭相逃命，麴義則越戰越勇，一路攻下界橋，公孫瓚則率殘兵退往薊縣。
此時袁紹正統領步兵數萬人在後指揮，見到麴義大勝，就有些輕敵，他命令主力部隊趕緊去追擊敵人，而自己則帶領一百多名衛士，抱著數十張強弩機，跟在後面緩緩行進。走到距離界橋十餘里處，聽說公孫瓚已經敗退，於是袁紹就下馬卸鞍，稍事休息。這時公孫瓚手下逃散的二千多名騎兵突然出現，將袁紹帶的這百十人重重包圍。當時這幫人不知道里面那位是袁紹，所以沒有玩命衝鋒，否則袁盟主的小命肯定得交代了，這些人圍住袁紹之後，只是在外圍放亂箭，一時間箭如雨下，情況非常危險。謀士田豐扶著袁紹，要他躲到一堵矮牆裡避箭，可袁紹卻怒髮衝冠，猛地將頭盔摔在地上，說：“大丈夫寧可戰死，躲在牆後，難道就能活命嗎！”袁紹的英雄氣概驅散了眾人心頭的恐懼，他一面鼓舞士氣，一面沉著指揮弩弓手應戰，始終沒讓敵軍近前，很快，麴義領兵前來馳援，這群騎兵才迅速撤走。
界橋之戰是中國歷史上步兵戰勝騎兵的經典戰例，它教會了後人嚴格的紀律，選擇時機的能力和指揮官的個人素質永遠是決定勝敗的關鍵。經此一戰，麴義名揚天下，公孫瓚的白馬義從則基本全軍覆沒，大將嚴綱戰死，而袁紹則站穩了冀州，牢牢控制住了這塊富饒的立足之地。
公孫瓚回到幽州後，積極整頓兵馬，南結袁術，準備再次與袁紹決戰。很快，公孫瓚便令劉備屯兵高唐，單經屯兵平原，同時聯合徐州的陶謙和南陽的袁術一同出兵，試圖從東，南，北三個方向夾擊袁紹——曹操集團，袁紹與曹操商議好對策，分別出擊，大破袁術、公孫瓚以及陶謙的聯軍，袁術退至壽春。同年底，公孫瓚再次出兵龍湊，結果又被袁紹擊敗，公孫瓚只得退守幽州。短時間內經歷數次激戰，袁紹與公孫瓚雙方皆是疲憊不堪，傷亡慘重，糧草罄盡。公元193年初，太僕趙岐奉漢獻帝之命從長安趕來勸和，袁紹和公孫瓚這才雙雙宣告休戰。
因為袁紹一直將公孫瓚視為頭號勁敵，所以冀州的防禦重心始終在北方，現在冀北好不容易暫時休戰，還沒等袁紹緩口氣，冀南又出了大亂子。當時在冀州與兗州的交界地區，連同幷州一帶都是農民起義軍的活躍地區，公元193年，黑山軍的一支數萬人，在首領於毒的率領下，趁袁紹主力都在冀北，內部空虛之機，竟然一舉攻陷了冀州的治所鄴城。當時袁紹和部下們的家屬都在鄴城中，聽聞這個訊息，有的愁眉不展，有的放聲痛哭，唯獨袁紹容貌自若，絲毫不改平日的風度，才使軍心稍安。接著，袁紹率軍征討，起義軍戰敗，向南退至朝歌，袁紹引軍隨後趕到，經過五天的激烈戰鬥，於毒連同手下一萬多部眾被殺。然後袁紹率軍沿鹿腸山一路向北，接連剿滅了劉石、青牛角、黃龍、郭大賢等多支黃巾起義軍，斬殺過萬。隨後袁紹在常山遭遇了黑山軍的主力張燕，雙方展開大規模會戰，連續打了十幾天，張燕與袁紹都死傷慘重，隨後各自罷兵。
公元195年，袁紹手下的東郡太守臧洪宣佈與袁紹決裂，斷絕隸屬關係。袁紹親率大軍興兵圍城長達一年，城內糧草斷絕，臧洪也在城破後被殺。同年，原幽州牧劉虞的舊部鮮于輔等人聯合烏桓，攻打公孫瓚，袁紹乘機派出大將麴義，與鮮于輔合兵，共計十萬大軍，進擊公孫瓚，在鮑丘大破公孫瓚主力，斬首兩萬餘，公孫瓚退到易京，堅守不出。易京城非常牢固，難以攻克，麴義軍糧耗盡，只能撤走，公孫瓚趁勢追擊，將麴義擊敗。麴義雖然在撤軍路上被襲，但已無關大局了，經此一敗，公孫瓚可以說是一蹶不振，大勢已去了。隨後袁紹將外甥高幹派到幷州，委任其為幷州刺史，接管了飽受南匈奴侵擾和黑山軍劫掠的幷州，又舉薦長子袁譚為青州刺史，屯兵在平原。袁譚驍勇善戰，很快便打敗了公孫瓚的部屬，原青州刺史田楷，將田楷驅逐回幽州。公元196年春，袁譚向東進攻北海相孔融，孔融隻身逃到許昌，妻兒皆被俘虜，隨後袁譚又繼續進軍，掃滅了很多沿海的黃巾軍割據勢力，終於佔有了整個青州，青並二州由此正式劃歸袁紹治下。
公元198年，決心一舉解決公孫瓚問題的袁紹，親率大軍攻打幽州，一路所向披靡，戰無不克，很快便包圍了易京，公孫瓚手下的將領有的投降、有的潰散，兵士們更是毫無鬥志。公孫瓚感到大事不妙，於是派人突圍出城向黑山軍求救，與援軍約定起火為號，夾攻袁紹。不料求救信被袁紹截獲。袁紹將計就計，如期舉火。公孫瓚以為救兵到來，領兵開城出擊，被袁紹打敗，只得再次退守城中。接著，袁紹將地道挖到樓下，用火燒支柱的辦法將樓臺燒倒。公孫瓚自知大勢已去，勒死妻子兒女，準備自焚。這時袁紹計程車兵們趕到，將自殺未遂的公孫瓚斬首，其部隊則全部被袁紹所兼併。
至此袁紹終於從一個個小小的渤海郡起家，成為坐擁冀青幽並四州，擁有幾十萬部隊的天下第一雄主。這是袁紹的巔峰時代，不但地盤廣大，兵強馬壯，而且糧草充足，沒有後顧之憂，手下的將領們也個個身經百戰，謀士文臣則盡是一時之名士，真可謂雄視中原，斜睨天下。於是，就在攻滅公孫瓚的同一年，即公元199年，袁紹點精銳步兵十萬，騎兵一萬陳兵黃河北岸，欲伺機渡河與曹操一決雌雄，一場袁曹兩家之間的大規模決戰，拉開了序幕。