tiến lên một bước lung lạc Viên Đàm. Vào tháng mười năm đó, Tào Tháo đưa quân đến ngay Lê
Dương, lại còn cùng Viên Đàm kết thành thân gia. Viên Thượng biết tin Tào Tháo đưa binh vượt sông
Hoàng Hà tiến về phía Bắc, hốt hoảng tháo bỏ vòng vây Bình Nguyên, lui về giữ Nghiệp Thành.
Tháng hai năm thứ chín niên hiệu Kiến an (công nguyên 204), Viên Thượng lại ra quân tấn công Viên
Đàm để Tô Do, Thẩm Phối ở lại giữ Nghiệp Thành. Tào Tháo thừa cơ ra quân tiến đến Hoàn Thủy, Tô
Do dẫn binh sĩ dưới tay chạy ra dầu hàng. Tào Tháo liền đánh thốc vào Nghiệp Thành. Thẩm Phối
đóng cửa thành cố thủ không ra. Quân Tào ra sức tấn công Nghiệp Thành, đắp núi đất, đào địa đạo,
dùng đủ cách mà vẫn không hạ được.
Đến tháng tư, Tào Tháo để Tào Hồng chỉ huy quân đội tiếp tục tấn công Nghiệp Thành, còn riêng mình
thì chỉ huy một cánh quân khác đi tảo thanh xung quanh thành này. Trước tiên, Tào Tháo chiếm được
Doãn Khải, Từ Cốc, bức hàng Hàn Phạm, Lương Kỳ.
Đến tháng năm, quân Tào đào chung quanh Nghiệp Thành một con kênh dài bốn mươi dặm, sâu rộng
hai trượng, dẫn nước Chương Thủy vào kênh, để làm một vành đai bao vây Nghiệp Thành.
Nghiệp Thành bị bao vây bốn tháng, trong thành hết lương thực, quá nửa bá tánh ở trong thành bị chết
đói. Đến tháng bảy, Viên Thượng dẫn chủ lực một vạn người trở về cứu nguy cho Nghiệp Thành.
Tướng lĩnh thủ hạ của Tào Tháo đều cho rằng : Đây là một đạo binh kéo về sào huyệt, mỗi người đều
có sức chiến đấu rất cao, vậy chi bằng nên tránh họ là hơn.
Tào Tháo nói :
- Viên Thượng nếu theo đường lớn trở về thì ta nên tránh nhuệ khí của hắn. Trái lại, nếu hắn men theo
đường Tây Sơn mà về, thì có thể bắt sống tất cả chúng được.
Rốt cục, Viên Thượng quả đã xua quân theo đường Tây Sơn đến, và đã hạ trại tại bờ sông Phủ Thủy,
gặp phục binh của Tào Tháo đánh bại. Viên Thượng dẫn tàn binh chạy về Kỳ Sơn, rồi lại trốn đến
Trung Sơn. Viên Thượng bị bại trận liên tiếp, cuối cùng phải dẫn tàn binh chạy đến U Châu để nương
nhờ người anh kế là Viên Khang.
Đến tháng tám, đứa cháu của Thẩm Phối là Thẩm Vinh có nhiệm vụ phòng thủ cửa đông của Nghiệp
Thành, nhân đêm khuya đã mở toang cửa thành để nghênh đón quân Tào. Nghiệp Thành do đó bị hạ.
Thẩm Phối bị đem xử tử.
Trong khi quân Tào Tháo vây đánh Nghiệp Thành, thì Viên Đàm đã thừa cơ chiếm nhiều địa phương
tại vùng Hà Bắc. Sau khi hạ được Nghiệp Thành, Tào Tháo bèn xua quân Bắc tiến, tấn công Viên
Đàm. Qua những trận đầu, Viên Đàm đều thất lợi, phải lui về giữ Nam Bì (nay là phía Đông Bắc huyện
Nam Bì, tỉnh Hà Bắc). Tháng giêng năm thứ mười niên hiệu Kiến An (công nguyên 205), quân Tào
Tháo bất chấp trời đang giá rét, tiến quân xuất kích. Chỉ trong một trận dã hạ được Nam Bì, xử tử Viên
Đàm, Quách Đồ. Đến đây thì hai châu Ký, Thanh đều bị Tào Tháo chiếm lĩnh. Kế đó, Tào Tháo lại
xua quân Bắc tiến chiếm U Châu của Viên Khang, Viên Thượng. Hai anh em họ Viên đã trở thành kinh
cung chi điểu, nghe tin vội vàng bỏ trốn đến Ô Hoàn ở phía Tây. U Châu do vậy đã rơi vào tay Tào
Tháo. Những mưu hoạch tài tình của Quách Gia để tiêu diệt hai anh em họ Viên, đến đây đã được thực
hiện toàn bộ.