建安三年（公元198年）吕布被局势所逼又与袁术联合，派其部将中郎将高顺与北地太守、雁门人张辽进攻刘备。曹操派将军夏侯去援救刘备，被高顺等击败。秋季，九月，高顺等攻破沛城，俘虏了刘备的妻子儿女，刘备只身逃走。（高顺、张辽皆世之名将，高顺之才不在张辽之下，但张辽后因降曹而名声远大于高顺，高顺之悲也！）
曹操打算亲自去进击吕布，诸将都说：“刘表、张绣在后，如果您率军远袭吕布，必然会发生危机。”荀攸说：“刘表、张绣新近受创，在此情势下，不敢有所举动。吕布为人骁勇，又倚仗袁术的势力，如果他纵横淮河、泗水之间，必有其他豪杰起来响应。如今趁他刚刚背叛朝廷，众心不定，大军前往，可以将他击破。”曹操说：“很好！”等到曹操大军出动时，泰山军首领臧霸、孙观、吴敦、尹礼等都归附于吕布。曹操在梁地遇到刘备，一同进驻彭城。陈宫对吕布说：“应当迎击他们，以逸待营。无往不胜！”吕布说：“不如等待他们自己前来，我把他们赶到泗水中淹死。”冬季，十月，曹操在彭城屠城。广陵郡太守陈登率领广陵郡郡兵作为曹操的先锋，进抵下邳。吕布亲自率军，屡次与曹操交战，全都大败，只好退守城池，不敢出战。
曹操写信给吕布，为他陈述利害，吕布恐惧，打算投降。陈宫说：“曹操远来，势不能停留过久。将军如果率领步、骑兵屯驻城外，由我率领剩下的军队在内守城，如果曹军进攻将军，我就领兵攻击他们的后背；如果曹军攻城，则将军在外援救。不过一个月，曹军粮食吃光，我们再行反击，可以破敌。”吕布同意，打算留陈宫与高顺守城，自己率骑兵截断曹军的粮道。吕布的妻子对吕布说：“陈宫与高顺一向不和，将军一出城，陈宫与高顺必然不能同心协力地守城。万一出现什么问题，将军要在哪里立脚！而且曹操对待陈宫犹如父母对待怀抱中的幼儿，陈宫还舍弃曹操来投靠我们；你待陈宫并未超过曹操，就把全城交给他，抛别妻儿家小，孤军远出。如果一亘有变，我难道能再做你的妻子吗？”吕布就打消那个计划，偷偷派遣部下官员许汜、王楷向袁术求救。袁术说：“吕布不把女儿给我送来，理应失败，为什么又来找我？”许汜、王楷说：“您现在不救吕布，是自取败亡。吕布一破，您也就要破了。”袁术于是整顿动员军队，声援吕布。吕布担心袁术因为自己不送女儿而不发兵救援，就用丝绵将女儿身体裹住，绑到马上，乘夜亲自送女儿出城，与曹操守兵相遇。曹军弓弩齐发，吕布不能通过，只得又退回城中。
你想，陈宫是从曹操哪叛逃出来的，他会同意又归顺曹操吗？他不要命啦！而且陈宫之言，陈寿《三国志》中并未采用，裴注中有所提及。至于吕妻之言，吕布送女，严谨的陈寿自然是不会采用的，此典故出自裴注引的《英雄记》，吕妻之言用于说明吕布优柔寡断、轻信妇人的性格。
曹操挖掘壕沟包围下邳城。但很久未能攻克，兵士十分疲惫，他打算撤军。荀攸、郭嘉说：“吕布有勇无谋，现在连战连败，锐气已衰。三军完全要看主将的情况，主将锐气一衰，则三军半志全消。陈宫虽有智谋，但机变不够。现在应该乘吕布锐气未复，陈宫智谋未定的时机，发动猛攻，可以消灭吕布。”于是，曹军开凿沟渠，引沂水、泗水来灌城。又过了一个月，吕布更加困窘，登上城头对曹军士兵说：“你们不要这样逼迫我，我要向明公自首。”陈宫说：“曹操不过是个逆贼，怎么配称明公！我们现在投降，就好象用鸡蛋去敲石头，岂能保住性命！”
吕布部将侯成丢失一匹好马，不久又找回来，将领们联合送礼给侯成，向他道贺。侯成设宴招待诸将，先分一份酒肉献给吕布。吕布发怒说：“我下令禁酒，而你们又违令酿酒，打算借饮酒来共同算计我吗？”侯成又气又怕。十二月，癸酉（二十四日），侯成与宋宪、魏续等将领共同捉住陈宫、高顺，率领部众归降曹操。吕布率领左右亲兵登上白门楼，曹军四面紧，吕布命令左右亲兵砍下他的人头去投降曹操，亲兵们不忍下手，吕布于是下楼投降。（吕布以有投降之意，会让亲兵砍头献功？不过《资治通鉴》采用此说法，故我用之）
吕布见到曹操，说：“从今以后，天下可以平定了。”曹操说：“为什么这样讲？”吕布说：“您所顾忌的人，不过是我吕布。现在，我已归顺，如果让我率领骑兵，您自统步兵，则天下无人能敌。”吕布又回头对刘备说：“刘玄德，你是座上客，我为阶下囚，绳子把我捆得太紧，难道不能帮我说句话吗？”曹操笑着说：“捆绑猛虎，不能不紧。”于是下令给吕布松绑，刘备说：“不行，您没有看到吕布事奉丁原与董卓的情形吗？”曹操点头赞同。吕布瞪着刘备说：“大耳贼，最不可信！”
曹操对陈宫说：“你平生自以为智谋有余，现在怎么样？”陈宫指着吕布说：“这个人不用我的计策，才落到这样的下场。如果他听我的话，也未必就被你捉住。”曹操说：“那你的老母怎么办呢？”陈宫说：“我听说，以孝道治理天下的人，不伤害别人的双亲，我老母的生死，决定于您，而不在我。”曹操说：“你的妻子儿女怎么办？”陈宫说：“我听说施仁政于天下的人，不灭绝别人的后代，妻子儿女的生死，也决定于您，而不在我。”曹操没有再说话。陈宫请求受刑，于是走出门，不再回头，曹操忍不住为他落泪。陈宫与吕布、高顺全都被绞死，他们的头颅被送到京师许都。曹操把陈宫的母亲召来，赡养她直到去世；又把他的女儿嫁出去，对陈宫家属的持养照顾，比当初陈宫跟随自己时还要丰厚。
前任尚书令陈纪与他儿子陈群在吕布军中，曹操对他们全都以礼相待，并任用他们为官。张辽率领他的部下归降，被任命为中郎将（当然不是关羽说动的）。臧霸自己逃到民间隐藏起来，曹操悬赏将他捉拿，派他去招降吴敦、尹礼、孙观等，这些人全都到曹操营中归降。曹操于是分割琅邪和东海，增置城阳、利城和昌虑三郡，将臧霸等人全都任命为郡太守和封国国相。
起初，曹操在兖州时，徐翕、毛晖都是他部下的将领。及至兖州大乱时，徐翕与毛晖都叛变了曹操。兖州平定后，这两个人逃亡，投奔了臧霸。曹操让刘备传话，命令臧霸送来徐翕与毛晖的人头。臧霸对刘备说：“我所以能够自立，正是因为不作这种出卖朋友的事情。我受到主公的不杀之恩，不敢违抗命令。但是，成就王霸大业的君主，可以用大义来说服，希望将军为我美言。”刘备把臧霸的话告诉曹操，曹操叹息着对臧霸说：“这是古人的高尚行为，而你能作到，这正是我的愿望。”于是，将徐翕、毛晖都任命为太守。陈登因功升任伏波将军。
自此，称雄一时的温侯吕布，被枭雄曹操诛灭，此后曹操实力大增，终于有了能与北方强大的袁绍一较高下的实力！
