南方在忙，北方也没闲着。自从公孙瓒与周仓击败鲜卑族，独得战功被封为涿县令，防御边塞，屡获战功，职位迅速升迁，后被张温赏识欲调往西凉，中途因中山国相张纯勾结乌桓酋长丘力居反叛受阻，公孙瓒攻战有功，被封为降虏校尉。黄巾军兴起时，公孙瓒在青州大肆杀戮，高达数万人，又被升为奋威将军，公孙瓒趁机夺取青州，派手下田楷为青州刺史。
自以为兵强马壮的公孙瓒又想占据冀州，结果在界桥与袁绍交战不利，只好又退回幽州。公孙瓒好战、好杀，对游牧部落的强力镇压，被北方乌桓等游牧少数民族所忌惮。这也与幽州牧怀柔政策格格不入，矛盾越来越激化，最终导致公孙瓒杀死刘虞占据幽州。
袁绍利用吕布将黑山军赶入太行山，冀州彻底无忧。利用曹操与吕布争夺兖州的时机，派大儿子袁谭出征青州，大儿子袁谭很长脸，击败田楷和孔融，扫平青州，打断公孙瓒一只臂膀，袁绍将袁谭过继给亡兄袁基为继子。
中原的混战，袁绍虽然很关注，但无暇顾及，反而渴望越乱越好，因此当刘备向他求支持为徐州牧时，一口答应，他全部的精力都放在消灭公孙瓒，统一北方上。
袁绍命刘虞之子刘和、大将鞠义为左右先锋，自己与颜良文丑为中军，分三路出兵幽州攻打公孙瓒。
刘虞被公孙瓒杀死后，刘和发誓要为父报仇。他联络刘虞的旧部：从事鲜于辅、齐周、骑督尉鲜于银等率幽州兵马，推举阎柔为司马。阎柔招集鲜卑、乌丸等兵马，共得汉兵、胡兵三万人，高举为刘虞报仇的大旗与公孙瓒的手下渔阳太守邹丹在潞河之北交战，大败公孙瓒军，斩杀邹丹。
由于公孙瓒在北方与外族交战大加杀戮，早已激起众怒，慑于公孙瓒兵马的强大不敢抵抗。现在见有人带头，乌桓各部落纷纷起兵反抗，其中乌桓峭王率其部落及鲜卑骑兵七千余骑起兵响应，随鲜于辅迎接刘和。于是刘和与鞠义合兵五万攻打公孙瓒，大败公孙瓒于鲍丘，斩首二万余。公孙瓒屡战屡败，于是逃回易京坚守。
袁绍一下又得数万兵马，心中狂喜，他封阎柔为护乌桓中郎将，大宴乌桓各部落首领。被压制已久的乌桓酋长，在袁绍平易近人的作派下，心悦诚服，纷纷献上马匹和牛羊，袁绍一一笑纳，但是作为回报，他赏赐酋长们大量的金银、财宝、绸缎还有汉室女子。这些酋长何曾受到如此待遇，个个感激涕零向袁绍表忠心。
“大将军宅心仁厚，爱惜我等，我们愿奉大将军为主。只是近年来，北方鲜卑各部落日益强大，常侵扰我草原，夺我牛羊，掠我族人，请大将军能够兴仁义之军，保护我等。”
这一番恭维，令袁绍觉得特别有面子，小弟有求，当大哥的当然就要有所表示，可是派手底下谁去呢。更加让他感到欣慰的是，手下将军们全都推荐鞠义可当此重任，袁绍从善如流，派鞠义率本部军马及汉胡杂军出征鲜卑。鞠义只当这是个美差，带领先登营及各路联军，数次大败鲜卑骑兵，更加得意自诩为河北第一名将，不仅轻慢各族酋长，对袁绍手下大将也不屑一顾。
公孙瓒屡战屡败，无计可施得情况下突发奇想，凭借地利优势，临易河挖十余重战壕，又在战壕内堆筑高达五六丈的土丘，丘上又筑有营垒。堑壕中央的土丘最高，达十余丈，公孙瓒与妻妾在其中居住，铸造铁门，七岁以上的男人不得进入，用妇人大声喊叫传达命令，这些妇人都是大嗓门，声音能传出数百步。公孙瓒又在他精心打造的乌龟壳中囤积粮谷三百万斛，足够十年食用，自认为固若金汤。
面对乌龟壳，袁绍一阵苦笑：“公孙瓒这是要做什么，难不成要在里面躲一辈子？”他下令颜良、文丑四处扫平公孙瓒在外的残余势力，对易京围而不攻。
面对凶悍的颜良文丑，可苦了公孙瓒的手下，他们纷纷向公孙瓒求救。公孙瓒不肯发出援军，他奇葩的说道：“如果救一人，那以后众人都会只等救兵而不肯力战。”他要求手下发扬不怕流血、不怕牺牲的精神与袁绍死战到底。
等不来救兵，公孙瓒的手下既没有死战到底的勇气，也没有负隅顽抗的能力，袁绍大军一到，众人放弃抵抗或降或逃，袁绍逐渐掌控大半幽州。大好形势面前，袁绍再次分兵，他派外甥高干出兵壶关占领并州，高氏原是陈留望族，在士林很有声誉，高干派堂弟高柔招纳四方游士，其中就有钟繇的外甥郭媛，很快高干就占据并州，袁绍委任高干为并州刺史。
陷入绝地的公孙瓒龟缩在乌龟壳中也觉得形势越来也不妙，他派儿子公孙续向黑山军求救，并想亲自率兵冲出重围，占据西南山，仰仗黑山军切断袁绍军的后路。长吏关靖劝谏他说：“现在您的将士都各怀叛离之心，已无力再战，他们之所以能固守是顾惜他们的故乡老少，而把将军您当成主心骨，将军如能持久坚守，袁绍自然会退兵，四方军队一定又可以会合了。若将军现在弃易京而走，军队会失去后镇，易京覆灭指日可待。将军失去根基，流落荒野，怎么成就事业呢？”
公孙瓒于是决定等待儿子搬来救兵，内外夹攻袁绍。盼星星、盼月亮，终于盼到儿子的回信，张燕为报复袁绍，答应出兵援助，双方商定夜间公孙瓒举火为号夹击袁绍。送信人却被袁绍手下的巡逻兵抓获，袁绍将计就计设下埋伏，在乌龟壳外放一把火将张燕引入包围圈，幸亏张燕发现及时，付出近万人的代价逃出包围圈又缩回太行山中，公孙续死在乱军之中。
失去救兵，公孙瓒打死也不离开易京，就在乌龟壳里面待着。袁绍大军试图强攻，结果伤亡惨重，面对结实厚重的乌龟壳，袁绍一筹莫展，南下的脚步一拖再拖。
