再说曹操，引大军到徐州地界，会合吕布、刘备的军马，以夏侯惇、于禁为先锋，三路军马，一同向蕲阳进发。
袁术听闻曹操引大军来到，便令大将军桥蕤引五万大军出迎，两军会于蕲阳界口，桥蕤当先出马，与夏侯惇交战，战不三合，被夏侯惇一枪刺死。袁术兵大败，逃回城内。
袁术正在惊慌之时，探马忽然来报，说曹操大军已快到北门，吕布一军从东边而来，刘备一军从西边而来，孙策引一军从南边而来，袁术大惊，急聚文武商议。
杨弘道，“敌人四面攻来，其势威猛不可与敌，陛下速引一军退往淮南，令一将留守蕲阳，与敌相拒，不过月余，敌粮尽必退。”
袁术点头，即令李丰、乐就、梁刚、陈纪四将分兵四万留守蕲阳，其余将士随袁术南撤。
袁术刚撤退不出一日，曹操率大军杀到，吕布、刘备、孙策也随后引军赶到，四支队伍各围一处城门，十万大军将蕲阳城围了个水泄不通。
李丰等只坚守城池不敢出战，寿春城城高墙厚，曹操连攻数日也未攻下，只得围城，以待城中粮尽，不攻自破。
两军相拒月余，蕲阳城内已经粮尽，李丰等四将便杀马以食，熬粥度日，兵士多有饿死者，军心涣散，已无力战斗。
而曹军此时粮食也已告罄，接济不及，士兵只能吃个半饱，多有怨言者。管粮官王垕来见曹操，焦急地道，“主公，粮食已只能应付三天所用，如不抓紧运粮过来，将要断粮了。”
曹操道，“可用小斛分配，再延长数日，粮食必到。”
王垕道，“分配到各军的粮食已减了一半，士兵们只能吃个半饱，若用小斛散，恐怕会引起哗变。”
曹操道，“我自有办法，你用小斛散去就是。”
王垕无耐，只好用小斛散去。
过了一天，曹操使人去各营探听，兵士怨声载道，群情激昂，大有哗变之意，曹操并不恐慌，便把王垕找来，道，“王垕，近日你小斛散米兵士反应如何？”
王垕道，“多有怨言，若再这样下去恐引哗变。”
曹操道，“我要向你借一物，可平息兵士的怨言，不知你肯借否？”
王垕道，“丞相要借何物只管说来便是，在下万死不辞。”
曹操道，“借你的项上人头。”
王垕大惊，一下子坐在地上，惊道，“丞相，王垕无罪，王垕无罪啊！”
曹操道，“今你用小斛散米兵士多有怨言，如不杀你恐引兵士哗变。”
王垕急道，“我是奉命而行啊丞相。”
曹操道，“这我知道，可不杀你兵士必会哗变，你死后，你的家人就由我来照顾，你放心便是。”
王垕还想争辩，曹操冲帐外喝道，“来人，王垕克扣军粮，推出斩首！”
“怨枉啊丞相！……”
刀斧手将王垕拖出至午门，一刀斩首，然后曹操令人将王垕头悬在营门外的高杆上，出榜告示：王垕大斛换小斛，克扣军粮，已斩首明令军法，于是各营内兵士再也没有抱怨的人了。
次日，各营饱餐一顿，曹操召集众将道，“蕲阳城已被我们包围月余，城内粮食已尽，今日全军要全力攻城，至下午时分一定要将城池攻下，有退后者，皆斩！”
于是众军四门齐攻，城上李丰等四将指挥兵士抵抗，怎耐城内已断粮数日，兵士无力守城，不多时，曹操所攻打的北门这边，于禁、夏侯惇等将率先攻上城楼，杀散守军，蕲阳城北门便被攻破。
曹操率大军杀入城内，吕布、刘备及孙策三军也破城门而入，将李丰、乐就、陈纪、梁刚四将俘虏。曹操命令把四将押还市槽斩首。
曹操正在商议追剿袁术，忽探马来报，说张绣和刘表联手，张绣北上攻打叶县，威胁许都，叶县守将曹洪有些不持，请求曹操派兵支援，于是，曹操便取消了南征袁术的计划，引军返回，吕布、刘备、孙策各引军回本部驻地而去。
曹操在回军途中路过宛城，便下令全军攻打攻打宛城，由于宛城内张绣军防守严密，一时又攻不下来，曹操大军的粮草又供应不上，便决定回许都休整，待休整完后再来攻打张绣。