在并州已经平定之后，曹操开始商议向西进攻乌桓的计划。曹洪等将领表示反对，认为袁熙、袁尚已经兵败逃亡，势力衰竭，如果远征乌桓，恐怕刘备、刘表会趁机袭击许都，造成无法挽回的灾难。然而，郭嘉却持不同意见，他认为曹操威震天下，而乌桓人因为地处偏远，必然没有防备，可以趁机攻击取得胜利。同时，他也指出袁绍与乌桓有恩，袁熙、袁尚兄弟仍然存在，必须予以清除。至于刘备和刘表，郭嘉认为他们不足以构成威胁。曹操最终采纳了郭嘉的建议，决定率军远征乌桓。
曹操率领大军，车辆数千辆，浩浩荡荡地前进。然而，他们很快就遇到了困难，黄沙漫漫，狂风四起，道路崎岖难行，人马疲惫不堪。曹操开始有了回军的念头，于是询问郭嘉的意见。此时郭嘉因为水土不服而卧病在车上，他建议曹操轻兵兼道以出，掩其不备，但需要找到熟悉当地路径的向导。曹操于是留下郭嘉在易州养病，自己则继续前行，并找到了袁绍的旧将田畴作为向导。
田畴告诉曹操，这条道路在秋夏季节有水，浅的地方不能通车马，深的地方又不能行船，非常难以行动。他建议曹操回军，从卢龙口越过白檀之险，出空虚之地，前近柳城，掩其不备，可以一战而擒获乌桓的首领蹋顿。曹操听从了田畴的建议，封他为靖北将军，作为向导官，率领大军前进。
当田畴引着张辽等人到达白狼山时，正好遇到了袁熙、袁尚会合蹋顿等数万骑兵前来。张辽迅速向曹操报告了这个情况，曹操登高望去，发现蹋顿的军队没有队形，参差不整。他立刻意识到这是一个机会，于是命令张辽等人分四路下山，奋力急攻。蹋顿的军队大乱，张辽趁机拍马斩杀了蹋顿于马下，其余的人也都投降了。袁熙、袁尚带着数千骑兵逃往辽东去了。
曹操收军进入柳城后，封赏了田畴等人，并准备回兵。然而此时天气寒冷干旱，二百里没有水源，军队又缺乏粮食，只能杀马为食，挖地三四十丈才得到水。在回到易州后，曹操重赏了先前曾经劝谏他的人，并告诉他们这次远征虽然成功但是侥幸得来的胜利不能作为常法来遵循。同时他也感到非常伤心因为郭嘉已经去世了数日停柩在公廨里。他去祭拜郭嘉时失声痛哭表示失去了郭嘉就像失去了自己的左膀右臂一样。回顾众官他说：“诸君年齿皆孤等辈惟奉孝最少吾欲托以后事。不期中年夭折使吾心肠崩裂矣！”郭嘉的左右将郭嘉临死时所写的信呈给曹操看信中写着：“丞相若从书中所言辽东事定矣。”曹操拆开信看后点头叹息众人都不明白他的意思。
第二天夏侯惇引众人来禀告说：“辽东太守公孙康久不宾服今袁熙、袁尚又往投之必为后患。不如乘其未动速往征之辽东可得也。”然而曹操却笑着说：“不烦诸公虎威。数日之后公孙康自送二袁之首至矣。”诸将都不相信他的话但事实证明曹操的预测是正确的。
袁熙和袁尚带着数千骑兵逃往辽东。辽东太守公孙康是襄平人，武威将军公孙度的儿子。当他得知袁熙和袁尚来投靠自己时，便召集本部属官商议此事。公孙恭说：“袁绍在世时，常有吞并辽东的野心。现在袁熙和袁尚兵败逃亡，无处栖身，来这里投靠我们，就像鸠占鹊巢一样。如果我们收留他们，他们以后必定会反过来对付我们。不如把他们骗进城中杀掉，把首级献给曹操，曹操必定会重重赏赐我们。”公孙康说：“只怕曹操会引兵攻打辽东，那样的话，我们还不如接纳袁熙和袁尚，让他们帮助我们。”公孙恭说：“我们可以派人去打探消息，如果曹兵来攻，我们就留下他们二人，如果曹兵不动，我们就杀掉他们二人，把首级送给曹操。”公孙康听从了他的建议，派人去打探消息。
袁熙和袁尚到达辽东后，两人密谋说：“辽东有数万军队，足以与曹操抗衡。我们现在暂时投靠他们，以后再找机会杀掉公孙康，夺取他的地盘，养精蓄锐，对抗中原，就可以收复河北了。”商议已定，他们便去见公孙康。公孙康把他们安排在馆驿中住下，自己推说有病，不立即与他们相见。
不久，细作回报说：“曹操的大军驻扎在易州，并没有攻打辽东的意图。”公孙康大喜，便先埋伏下刀斧手在壁衣中，然后请袁熙和袁尚进来。相见礼毕后，公孙康命他们坐下。当时天气严寒，袁尚看到床榻上没有褥子，就对公孙康说：“请铺上坐席。”公孙康瞪大眼睛说：“你们两个人的头颅即将行走万里路！还要什么坐席！”袁尚大惊失色。公孙康大声喝道：“左右的人为什么还不动手！”刀斧手们一拥而出，就在坐席上砍下了袁熙和袁尚的头颅，用木匣子装好，派人送到易州去见曹操。
当时曹操正在易州按兵不动。夏侯惇和张辽进来禀报说：“如果不攻打辽东的话，我们可以回许都去了。恐怕刘表会趁机生事。”曹操说：“等袁熙和袁尚的首级送到后，我们就立即回兵。”众人都暗自发笑。忽然有人报告说辽东公孙康派人送来了袁熙和袁尚的首级，众人都大吃一惊。使者呈上了公孙康的书信，曹操大笑说：“这不出郭嘉的预料！”他重赏了使者，并封公孙康为襄平侯、左将军。众官问曹操为什么郭嘉能预料到这一切，曹操便拿出郭嘉的书信给他们看。信中大致写道：“现在听说袁熙和袁尚去投靠辽东了，您千万不要派兵攻打。公孙康一直害怕袁氏吞并他，所以他们二人去投靠的话他一定会起疑心。如果我们派兵攻打的话他们必定会合力迎战我们这样就很难迅速取胜；如果我们放缓攻势的话公孙康和袁氏之间必定会自相残杀这是必然的。”众人都纷纷称赞郭嘉的智谋。
曹操带领众官再次在郭嘉的灵前设祭。郭嘉去世时年仅三十八岁跟随曹操征战十一年立下了许多奇功。后人有诗赞颂他说：“天生郭奉孝豪杰之冠群英荟萃。腹内藏有经史胸中隐有甲兵。运谋如范蠡决策似陈平。可惜他身先死去使得中原的栋梁倾覆。”曹操领兵返回冀州并派人先将郭嘉的灵柩扶回许都安葬。
程昱等人请求说：“现在北方已经平定了我们可以回许都去了。请早点制定下江南的策略吧。”曹操笑着说：“其实我早就有这样的想法了。你们所说的正合我意。”当晚曹操宿在冀州城东角楼上凭栏仰观天文。当时荀攸也在旁边曹操指着南方说：“那里的旺气灿烂夺目恐怕我们现在还难以对付啊。”荀攸说：“以丞相您的天威有什么不能征服的呢！”正说话间忽然看见一道金光从地下升起。荀攸说：“这地下一定有宝物。”曹操于是下楼命人随着金光挖掘。
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