在曹操大打出手一举灭掉吕布的同时，袁绍也没有闲着，他也一举灭掉了另一个大军阀：公孙瓒。
只不过他为此付出的代价更沉重。
早在兴平二年（195年），袁绍历时一年之久终于攻破了东武阳城，杀了臧洪。之后，袁绍的主力被吸引至公孙瓒精心构筑的易京防线一带，在这条超级防线面前，袁绍一筹莫展，打不下来，但也不敢放着不打。
易京防线是一条东西绵延数百里的立体防御网，巧妙地利用河流，以人工壕、人造土丘为依托，在强大的后援保障系统支持下，通过交叉配合，足以将任何来犯之敌消灭于城下。
袁绍试着攻了几回，收效甚微。袁绍无奈，只得放弃速胜论，改打持久战。袁绍采取迂回之策，从公孙瓒的背后和外围下手，一点点蚕食对方的势力，最终把公孙瓒压缩到易水河边。
为此，袁绍拉来了两股势力为自己助阵，一股是忠于刘虞的鲜于辅、阎柔等人，另一股是乌桓首领蹋顿。在他们的帮助下，袁绍才慢慢找到了感觉，在与公孙瓒的较量中逐渐占据上风。
刘虞死后，他的旧部鲜于辅、齐周、鲜于银等人继续坚持反抗公孙瓒的敌后斗争。鲜于辅听说广阳郡人阎柔很有名气，就共同推举阎柔为乌桓司马，领导幽州西北部一带反抗公孙瓒的各路势力。
阎柔是个汉人，小的时候被乌桓、鲜卑人俘虏，在少数民族中长大，熟悉这些民族的语言和风俗，得到部族首领的信任。担任乌桓司马后，他率领反公孙瓒的武装，活跃于代郡、广阳郡、上谷郡、右北平郡等地，攻杀公孙瓒任命的官员。
阎柔、鲜于辅还联合刘虞的儿子刘和，利用刘虞的召号力不断打击公孙瓒。袁绍派人找到阎柔、鲜于辅，策应他们的斗争，并派麹义支援他们，双方联合作战，曾取得潞河之战的胜利，斩杀了公孙瓒的部将邹丹以下四千余人。
袁绍的另一支援军是乌桓人。
乌桓在有的书上也写做乌丸，跟鲜卑族同是东胡部落的一支。公元前三世纪，匈奴崛起，攻破东胡，乌桓这一支迁到乌桓山，即今天的西拉木伦河两岸及归喇里河西南地区，该族遂以山名为号。
西汉与匈奴开战后，乌桓族站在汉朝廷一边，后来南迁到上谷郡、渔阳郡、右北平郡等塞外之地，生活在今辽河下游、山西和河北的北部以及内蒙古河套一带。东汉末年，乌桓有三个主要首领，分别是丘力居、难楼、苏仆延。丘力居死后，他的儿子楼班年龄太小，由侄子蹋顿继位，这是乌桓历史上最有名的首领之一，他开启了乌桓族的新时代。
在蹋顿之前，乌桓族没有形成统一的联盟，三个主要首领都称王，各自为战。蹋顿有勇有谋（有武略），很快统一了各部，成为北部边境一股重要的势力。
在袁绍与公孙瓒交战中，蹋顿经过观察，发现袁绍更有前途，于是主动联络，请求和亲，帮助袁绍进攻公孙瓒。《英雄记》称，袁绍矫诏拜蹋顿等乌桓首领为单于，让他们从北面进攻公孙瓒。
袁绍得到北部少数民族部族首领的支持，又有阎柔等汉人武装作呼应，对公孙瓒形成了南北夹击之势。
公孙瓒的传统盟友，一个是袁术，远隔千山万水不说，而且已经自身难保，根本指望不上；一个是陶谦，已经身死众散；还有一个是自己的老同学刘备，但此时被吕布欺负得自顾不暇。在袁绍凌厉的攻势面前，公孙瓒只有龟缩到易水河畔那些高大的堡垒里不出来。
唯一可能被公孙瓒引为外援的，是黑山军首领张燕。公孙瓒派人策动张燕，倒没费什么劲，张燕表示同意站在自己一边。
在袁绍的左翼绵亘着大片的山陵和高原，这就是并州。黄巾军的余部黑山军活跃在这些山谷之间，袁绍为了统一河北进而统一并州，与他们发生了军事冲突，由于地形的关系，袁绍打他们并不是很顺手，拖拖拉拉，一直处于你来我走、你走我扰的状态。
黑山军视袁绍为敌人，于是跟公孙瓒结成了盟友。到建安四年（199年）初，也就是曹操下邳之战刚结束准备回师时，公孙瓒在易水河畔的堡垒也所剩不多了，他派儿子公孙续到张燕那里搬救兵。
张燕倒也不含糊，于这一年的三月集合所部，号称十万人，分三路来救公孙瓒。援兵快到时，公孙瓒做了一个梦，梦见昔日的大本营蓟县城门崩塌，这是一个大凶之兆。公孙瓒感到最后的时刻到了，必须绝地反击，他想趁援军到来之际，给袁绍来个内外夹击（欲内外击绍），于是写了封信给儿子公孙续，悄悄派人送出易京。
这封信保存在《典略》一书中。公孙瓒在信里对儿子说：袁绍的进攻神出鬼没（似若神鬼），虽然有易京高大的堡垒作支撑，但也弄得我心惊肉跳（鼓角鸣于地中，梯冲舞吾楼上）。现在应该赶紧通知张燕，大军到后在北面燃起烽火（到者当起烽火于北），我看到烽火，就从里面杀出来。公孙瓒的儿子公孙续事迹不详，但公孙瓒对这个儿子显然还不够特别放心，因为在信里他还有这样几句话：现在必须奋力一搏了，不然的话，我死之后，天下虽大，你要想安身立命，恐怕也难以做到！
要命是的，这封重要的信竟然落到了袁绍侦察兵（候者）的手里。袁绍看到信，让人如期在北边燃起烽火。公孙瓒以为救兵到了，于是从堡垒里杀出来，结果中了袁绍的埋伏。
公孙瓒大败，赶紧退回堡垒中，依靠坚固的城防继续苦守。但即便到了如此危局，易京仍固若金汤，袁军居然奈何不了。
据《英雄记》说，袁绍的参谋们想出一招，一边正面佯攻，一边分出一部分人挖地道（分部攻者掘地为道），一直挖向公孙瓒住的超级堡垒易京的下面。这条隧道应该挖得很长，在没有任何先进仪器指引的情况下，施工难度可想而知。
袁绍的工兵一面向前掘进，一面用木头支撑巷道，跟现在开挖平峒式小煤窑的工序差不多。经过测算，估计挖到易京的正下方时，他们停了下来，尽可能扩大掘进面，在公孙瓒的屁股底下掏出个大洞来，不断用木头加固，差不多以后，开始放火，人员撤离。
支撑的木头被烧坏，支架坍塌，不可一世的易京终于倒了。
在易京倒掉的同时，公孙瓒知道大势已去，杀死老婆孩子，然后自杀。袁军攻入易京，找到了公孙瓒的尸体，袁绍下令将其首级砍下，呈送许县。
建安三年（198年）十二月，曹操在下邳杀了吕布。仅三个月后，袁绍在易京便杀了公孙瓒。虽不是巧合，却预示着群雄兼并步伐的加快。
公孙瓒的人头送到许县时，曹操应该已经回来了。据曹操后来跟鲜于辅的一次谈话记载，他曾亲自看了看公孙瓒的人头，这是曹操第一次看到公孙瓒的长相，在此之前他们并未见过面。
袁绍把公孙瓒的人头送来，跟后来孙权杀关羽却把关羽的人头送给曹操有同样的算计：人是我杀的，却是奉你的命令行事，想给公孙瓒报仇的兄弟们，你们都找曹操去吧。
当然袁绍的用意不仅如此，他还为了炫耀和示威。曹操杀吕布威震中原，袁绍杀公孙瓒更足以威震华夏。
袁绍消灭公孙瓒有着重要的政治意义和军事意义，自此以后，北方的幽州、冀州全部以及并州、青州、司隶校尉部的一部分尽入袁绍的掌握中。
《典略》说，袁绍有了几个州的地盘，用审配、逢纪统领军事，田丰、荀谌、许攸为谋士，颜良、文丑为大将，手下有十几万军队，于是更加自高自大，也不怎么好好地向朝廷进贡了（自此绍贡御希慢）。
吕布、公孙瓒死了，但这只是个开头，在天王巨星级的割据群雄里，马上还有两位也要追随他们而去。
建安三年（198年）到四年（199年）的这段时间，注定成了英雄竞相谢幕的时刻。