後院起火，老巢被奪，家眷險些全部遭毒手，曹操此番可謂怒火沖天，在鄄城稍作休整後，當即命曹仁領精銳南下攻打呂布和張邈的另一處據點句陽，護衛側翼，阻截張邈援軍，他則帶着夏侯惇、夏侯淵、樂進、樓異等猛将直撲濮陽城，攻打呂布主力。
此次曹操帶上了于禁，因爲鮑信一直沒有明确消息，所以曹操欺騙于禁說鮑信被張邈等人殺害，任命于禁爲陷陣都尉，于禁素知鮑信對曹操擁護，加之此番本就是被鮑信派去協助曹操，所以轉投了曹操。
鄄城距離濮陽不到百裏，曹操大軍渡過黃河，直奔濮陽，在濮陽城東的平原上擺開陣勢。
時值清晨旭日初起，此戰呂布隻留了剛趕回濮陽的陳宮守城，郝萌、曹性、成廉，魏續、宋憲、侯成等健将皆出，曹操以樂進爲先登，于禁和夏侯惇爲左右翼，夏侯淵領青州兵爲中軍，兩支兵馬在城外平原上展開了争奪兖州的激烈大戰。
兩方都是強兵猛将，呂布善戰，曹操這邊的樂進、夏侯惇、于禁也是一等一的猛将，呂布奔波數年，急需立足之地，曹操誓要奪回兖州，皆有死戰之心，殺聲震天，戰鬥極爲慘烈。
呂布雖然權謀不行，但在戰鬥方面卻是極爲敏銳的，尤其擅長騎戰，更在張遼之上，戰不多時他就看出了曹操手下青州兵的弱點，他讓郝萌、曹性等将率步兵作戰，自己親自領三千騎兵殺出，鐵蹄席卷如雷，夾雜着匈奴兵的嚎叫，直沖青州兵而去。
青州兵對曹操很忠心，但他們幾年前就在渤海東光被公孫瓒鐵騎殺的片甲不留，半年前又在徐州被張遼鐵騎沖殺得支離破碎，對騎兵已經有了心理陰影，呂布鐵騎剛沖過來，他們就一潰而散，曹軍陣腳大亂，青州兵四散奔逃，根本不管主将号令，隻顧着自己逃命。
呂布見狀大喜，騎兵如閃電一般，也不沖曹操中軍，隻是追擊潰散的青州兵，徐州下邳的一幕再現，青州兵反沖曹操陣營，加上呂布騎兵，順勢将曹操的陣形撕了個粉碎。
曹操見狀大驚，各軍陣營也大亂，他們經曆過下邳戰場的慘白，但如今面對騎兵這般戰術，仍是無法，曹操在中軍氣得大罵：“呂布小兒學張文遠乎！”但他再罵也沒用，初戰失利，曹操隻能一退再退，憑借地形阻住呂布騎兵，收攏兵馬。
呂布怕離開濮陽太遠，會被曹操分兵奪取城池，也不敢多追，就此退回，而後分出了一支兵馬屯駐在濮陽西面，拱衛濮陽主城，與濮陽城互爲策應。
兩軍就此相持，幾日大戰之後，一個深夜，曹操親率大軍突襲濮陽城西屯，一舉得勝，不到天亮就結束了戰鬥，正要撤退之時，呂布親率援軍從濮陽趕到，指揮軍隊全線壓上，合圍曹軍。
此戰呂布志在必得，不肯罷手，曹軍陷入苦戰，從黎明一直戰到黃昏，雙方死傷慘重，呂布騎兵反複切割，到最後連戰馬都無力再奔，比之曆史，他缺少了張遼和高順兩員大将，步兵戰鬥力大減，同樣曹操缺少了典韋，隻憑着樂進、于禁和夏侯惇頂着，尤其是樂進，極爲勇猛，與數十個勇士身披兩重铠鉀，拿上長矛背着撩戟，反突呂布騎兵，呂布騎兵損失不小，匈奴兵有些扛不住，到了後來隻能暫且退卻，戰場局勢才稍稍穩定下來，等到天黑，曹軍才突圍撤走。
呂布回到城中，将士疲憊，陳宮出計，着城内一個田姓大戶派人偷偷進入曹營，言呂布殘暴不仁，手下匈奴兵劫掠富家糧草，民心怨憤，願爲曹操内應。
曹操正愁濮陽不得，見到有内應不由大喜，戲志才認爲是呂布詐降之計，曹操卻認爲可信，畢竟濮陽城曾是他的，呂布占據了不過旬月，而且他眼下隻愁呂布騎兵的勇猛和濮陽城的高大難攻，隻要進了濮陽城，無論是否中計，他卻自認不懼呂布了。
當夜，濮陽東門大開，因爲夏侯惇曾駐守濮陽城，極爲熟悉城内情況，曹操令樂進與夏侯惇在前，他領兵緊跟，于禁與夏侯淵各領兵馬到城南、城西，準備在城内大戰開始後三面攻城。
曹操親領兵馬入城，進入東門後，爲了以示背水一戰、破釜沉舟的決心，他效法韓信與項羽，下令士兵焚燒城門，自斷後路。
而後大軍直接入城，城内呂布自然早有埋伏，曹操行不多時，四面鼓聲齊鳴，殺聲如雷，呂布親率騎兵在街道上沖擊，加上兩側弓箭手齊射，步兵沖殺，曹操兵馬大亂。
呂布駐紮河内時，他的兵馬操練都是仿照張遼的操練之法來的，而且經曆了長安之亂後，呂布除了騎戰，也重視巷戰，樂進、夏侯惇等将領猛力沖鋒，卻占不到上風。
曹操沒想到巷戰也打不過呂布，黑暗中又與樂進、夏侯惇等将領失散，而且呂布的兵馬數量超乎了他的想象，仿佛源源不斷，他見勢不妙，隻能向城外突圍，途中又遭遇幾次沖殺，與親衛也失散了。
不過曹操也頗通武藝，手持長矛，丢了顯眼的頭盔，在铠甲上裹了破布，沿着道旁且戰且退。
黑暗中，呂布領騎兵沖殺，尋找曹操，騎兵沖過曹操身邊時，呂布一戟攔住曹操，厲聲問道：“曹操何在？”他卻還沒與曹操見過面，不認得曹操。
曹操沒想到竟然碰到了呂布，心中緊張，不過他素來老奸多智，一指南面，急聲道：“小人願附，将軍饒命，東門失火，曹操逃往南門，前處乘黃馬走者是也。”
呂布看到他投降，又聽聞曹操就在前面，當即不再理會他，領兵向南疾追。
而曹操已是一身冷汗，急忙逃往東門，到了東門口，才發現他先前放的那把火還正旺盛，難以通過。
眼看後面又有亂兵追來，曹操急忙之下什麽也不顧了，看到火勢隻有一道，拔劍便沖了進去，不防城門被燒的崩下一條火闆，曹操急忙以劍去擋，手臂須發盡被燒傷，正在危急之時，一人沖來擋住了火闆，卻是司馬樓異，曹操大喜，在樓異的攙扶下急忙出城。
到了城外又遇到呂布一支兵馬，樓異讓曹操躲避，自己将那支兵馬引去。
城内夏侯惇等衆将不見了曹操，心中大恐，四處尋找，亂成一團，直到天亮，沖出城去，才在大營中見了受傷的曹操。
曹操雖然受傷，又逢大敗，卻鎮定如常，到營中親**問軍士，命令各軍紮營安寨，不知拒馬、陷坑的防禦工事，與此同時趕制攻城器械，準備進行持久戰。
呂布反攻了幾次，難占上風，至此雙方對峙僵持。
同一時間，在青州，張遼同樣面臨戰事，袁譚與單經各有萬數兵馬從西、北兩個方向攻打青州。