按下袁绍与公孙瓒交兵不表，单说曹操去了北顾之忧，便使人发书与刘备，约会共讨吕布。下书人到小沛面见刘备，呈上曹操书信，刘备盛情款待。信使吃得大醉，回许都时却走错了路，被陈宫巡哨遇见拿获，搜出刘备回书，呈献吕布。吕布拆书看道：“明公命图吕布，敢不夙夜用心。但刘备兵微将少，不敢轻动。若明公兴师，刘备当严兵整甲，专待钧命。”吕布大骂道：“操贼焉敢如此？大耳贼亦深为可恶！”遂将使者斩首，再修书与袁术结盟。先使陈宫、臧霸结连泰山寇孙观、吴敦、尹礼、昌豨，东取山东兖州诸郡；再令高顺、张辽取沛城，攻打刘备；又令宋宪、魏续西取汝、颍二郡，吕布自领中军，为三路救应。
先说张辽、高顺领兵攻打小沛，刘备兵少不敌，急遣使向许都求援。曹操收到告急之书，遂派部下第一猛将夏侯惇引兵先发，星夜前往援救刘备，自率大军随后便到。夏侯惇昂然领兵东进，不料却中了高顺埋伏，自己亦被高顺部将曹性射伤左目。所谓来得快捷，回得便当，夏侯惇虽然勇冠三军，毕竟眼为心之苗，实在忍痛不住，兼且高顺亦是武勇难当，只得败回许都去了。高顺大败夏侯惇，顺势回军攻破小沛，刘备败投曹操，妻儿再次被吕布军将俘虏，便如其所言衣服被扔，全都顾不得了。但因刘备舅爷糜竺前番庇护貂蝉有功，吕布进城之后，看在糜竺及糜夫人面上，再次对刘备家眷好生相待，令人专门看护，不准搅扰。
曹操见兄弟身负重伤，于是大怒，遂亲自率兵攻打吕布，大军抵达下邳。未曾交兵，曹操先派人送书信给吕布，陈述祸福利害，劝其归降。吕布亦早知曹操乃当世英雄，手下谋士武将众多，恐怕自己不是对手，见书犹豫，便召集部下，计议投降。话刚出口，陈宫正言谏道：“将军不可。曹公远道而来，其势定然不能持久。将军若率步骑驻守城外，我率余众把守城池，为犄角之势，则必胜曹军。曹操若向将军进攻，我带部队从后攻之；若是曹操攻城，将军就从外面救援。如此用不了一月，曹军粮食吃尽，必然生变。此时我与将军同时发起进攻，曹操则可生擒，将军霸业可成，又何必寄人篱下！”列位看官！你道那陈宫因何反对降曹？原来是由于自己对曹操负罪甚深，恐怕降了，遭到曹操耻笑，这才极力反对。
吕布听陈宫说到霸业二字，登时野心顿起，颇觉有理。同时又想起陈宫帮助自己平定兖州之情，便同意陈宫之见，即刻回到内宅，与妻女道别，准备带兵出城扎营。吕布之妻严氏见丈夫收拾衣甲行李，惊问何故。吕布说道：“今曹操领兵来伐，依陈宫之计，如此如此，可获全胜，我故领兵出城应战。”严氏冷笑道：“陈宫乃忘恩负义之辈，岂真心以将军霸业为念？从前曹氏待其如慈父对婴儿，无微不至，陈宫仍然丢下曹操投靠张邈。在张邈处见将军天下无敌，便又背叛张邈，跟随将军。前者郝萌之乱，曹性供出陈宫参与其谋，将军虽不究察，难道全然忘却？将军对待陈公台好处并未超过曹氏，却打算丢下全城和妻子儿女，孤军远出，一旦发生变故，将军能保陈宫不以你妻子，及满城百姓向曹氏献功乎？”
吕布听妻子说的有理有据，遂改了主意，又不用陈宫之计，但暗中派人向袁术求救。将使者派出之后，也不管袁术是否派兵来援，即又冒然率领千余骑兵出城，想着要亲自接应袁术兵马。不想出城之后，所闯正是刘备营盘。那刘备心怀徐州被侵夺之恨，怎肯放吕布过去？况是奉了曹操严令，也不敢恂私。当下即率关羽、张飞二弟，舍命相搏，再演三英战吕布故事，将吕布打得退回城内，再也不敢轻出。再说被吕布派出求救之使，费尽九牛二虎之力，终至淮南见到袁术，诉说吕布愿率本部人马相投，请求发兵合击曹操。袁术虽恨吕布多变，但荡灭曹操却是平生之愿，奈何此时势力已大不如前，根本无力北渡淮水，自然不能前来援救吕布。使者只得空手而归，想再透围进城，却被张飞擒个正着，即送到曹操营中枭首示众。吕布在城楼见到使节首级高悬，知道袁术救兵无望，只得凭固坚守，以酒浇愁。
曹操围城三月不能攻克，见兵士疲惫，无可奈何。又值蝗虫灾害，眼看粮草不继，前进不能，后退为难。正当此时，人报营外袁绍使者求见，曹操即命请入，看其有何说辞。原来袁绍正与公孙瓒相持，怕自己不是对手，又闻报说曹操久攻吕布不下，于是使人前来游说，望曹操能迁居邺城，与自己联手对付公孙瓒。曹操眼见下邳久攻不下，营中军粮又将吃尽，便想答应袁绍要求北迁，于是请问诸将计策。谋士程昱急向曹操言道：“今兖州初定，徐州又久攻不下，实是我等存亡兴败之际。眼下军中乏粮，将军想迁于邺城，与袁绍连和，可是此意？”曹操说道：“诚哉！正如先生是言。今我只有数县之地，虽挟天子于许都，不知其后而何。天下今有一十三州，袁本初独具其四，今来召我，焉能不从？”
程昱劝谏道：“非也。将军只是一时临事而惧，否则又怎会如此不深思熟虑？袁绍据有燕、赵之地，怀并吞天下之心，但其智不能以济其事，其后必亡。将军有龙虎之威，自以为能屈身其下乎？将军不似韩彭，岂能臣服于他人？如今兖州虽残，尚有三城可守。能战之士，不下万人。以将军神武，及我与荀文若等人协助，并收城池士兵为用，则霸王之业可成。望将军慎虑！”曹操闻言大喜，遂放弃联和袁绍之念，礼送袁绍来使，绝意与吕布决战。即以程昱为尚书，领东中郎将，兼济阴太守，都督兖州事，并与众谋士商议灭吕之策。
谋士荀攸说道：“吕布有勇无谋，连战连败，锐气已衰。主将锐气一衰，则三军斗志全消。陈宫虽有智谋，但机变不够，亦不能为吕布所用。今明公应乘吕布锐气未复，陈宫智谋未定之机，发动猛攻，可以消灭吕布，永绝后患。”军师祭酒郭嘉也道：“某有一计，下邳城可以立破，胜于二十万师。”荀彧道：“莫非决沂、泗之水乎？此计虽好，只是可惜了城中百姓。”郭嘉笑道：“正是此意。所谓行大事者不拘小节，荀中书莫做妇人之忧。”荀氏叔侄见他如此说，只得不语。曹操即纳郭嘉之计，下令曹兵全部移居高处，命决两河之水。瞬时之间，两河决堤，势若奔雷，水淹下邳，百姓皆泡于水中，辗转呼号，死尸枕籍。荀彧见此惨状，对荀攸叹道：“此计太狠绝了。郭奉孝若不折寿，无天道也。”许攸也是摇头叹息。如此又过一月，城尚未破，曹营粮绝。吕布更加困窘，亲登城头叫道：“尔等且休逼迫，吕布要向曹公自首。”城外曹操闻报突出阵前，扬鞭叫道：“曹孟德在此，奉先有何话说？”吕布刚要答话，身侧转过陈宫，急制止道：“曹操不过逆贼而已，怎配称明公！我等守关已过百日，曹贼粮食将尽，是天灭之时也。现在投降，便如以卵击石，岂能保住性命！”站立城头，冲着城下奋力一箭，射中曹操头上麾盖。曹操大怒，以手指城，誓杀陈宫。
吕布投降为陈宫所阻，不好埋怨，只得下城还家，闷坐府衙。忽见门将来报：“河内太守张杨心念与将军往日在并州情份，已出兵东市，欲来下邳相救。”吕布闻报大喜：“张太守今至何处？待我亲自出城去迎！”门将答道：“迎不得了。张太守刚然发兵，当夜宿营时却被部将杨丑杀之，欲将其首级献给曹操。”吕布由大喜又转为大怒：“可恼！我必杀杨丑，与张太守报仇。”门将答道：“也不需报了。那杨丑杀了张太守后因逃走不迭，却被张杨心腹大将眭固所杀，然后引其部众反投犬城去了。”吕布长叹一声，挥手令其退出。此时众将皆在，听了无不心惊，又恨门将说话啰嗦，言不及意。当晚吕布军中上下离心，部下侯成、宋宪、魏续忽然聚众反叛，绑缚了陈宫，出城投降。吕布在白门楼上见曹军攻打愈急，知道大势已去，便要挥剑自杀。左右侍从不忍，纷纷跪地劝阻。吕布自杀不成，又见大水不退，遂自缚下城，到曹操营中投降。曹操笑道：“将军画戟赤兔，天下无敌，怎落得今日这般光景？”吕布道：“我对部将足厚，是其临危背主，陷我于困境，被明公所执，命也。”
曹操见其兀自怨天尤人，不由冷笑道：“我闻将军背着自己娇妻美妾，却常与部下之妻私通，此可谓对其甚厚？”吕布沉默不语，继而说道：“食色性也，这也不必再提。曹公心中大患，不过吕布而已，如今吕布已服。明公若得吕布归降，由我率领骑兵，曹公率领步兵，可以统一天下，成其霸业不难，请曹公三思。”曹操心动，转望刘备问道：“吕布之议，使君以为如何？”刘备思索片刻，缓缓道：“明公不见丁建阳和董太师下场么？”吕布闻言醒悟，不由破口大骂：“大耳儿！你真乃世间最无信之人，犹不记当初辕门射戟，俺吕布救了你一城军民性命？”刘备只是低了头，故作不闻。曹操本来有些犹疑，被刘备一言点醒，猛悟点头叹息，遂令将吕布缢杀于白门楼，然后枭首。其部属陈宫、高顺拒降，均被处死。但曹操念及当初陈宫奉己为兖州太守的恩义，遂将其家族送至许都，终生由自己供养。