曹操将仓官王垕斩首示众，总算稳定了军心，可粮草短缺的问题毕竟还是没有解决。第二天，曹操心中发狠，传令各营的将领道：“如果三日之内不能攻破寿春城，尽皆斩首，绝不容情！”众将各自心惊胆寒。
曹操亲自引兵来到城下，监督诸军士搬土运石，填壕平壑。李丰令弓弩手一起发射，只见漫天箭矢如雨。曹操军中有两员裨将畏惧闪躲，竟而转身逃回。曹操见兵士们都要随着这两员裨将奔回，他当机立断地拔出倚天剑，将他二人斩首在城下，然后下马亲自来到阵前铲土填坑。于是军中大小将士无不纷纷奋勇向前，军心顿时大振。
城下夏侯渊、于禁分别带领五千弓箭手回射城上，乐进、曹洪、李典领步兵徐徐靠近城边，开始架梯攻城，夏侯惇亲自督战轰击城门。步兵在弓箭手的掩护下争先上城，曹操定眼一看，只见乐进犹如猛虎下山一般，又是第一个冲上城楼。曹操慨叹道：“猛威将军果然名不虚传！”
此时，只见乐进率众占领了城楼，逐步从城楼杀到城下，打散大门周围的敌军之后，斩关落锁城门大开，夏侯惇领兵一拥而入。与此同时，寿春城的其余各面也纷纷被刘备、孙策、吕布打破，敌将李丰、陈纪、乐就、梁刚都被生擒活捉，曹操下令尽皆斩首于市曹。然后曹操又令人焚烧袁术伪造的宫室殿宇，一应犯忌的禁物尽皆销毁，寿春城被收缴一空，出榜安民，修缮城墙，不在话下。刘备、孙策、吕布皆为前来助战的援军，待寿春城破之后，便都在城外驻扎，没有曹操的命令不敢入城。
曹操又聚集群臣商议欲渡过淮河，继续追赶袁术。荀攸却谏道：“主公！今年四处干旱，粮食难以筹措，倘若再次进兵，恐怕劳军伤民。袁术在淮河另一侧必然设下重兵把守，我军强行渡河，会有巨大损失，这不利我军征战。不如先暂时回军许都，待到明年春天麦子成熟，我军粮草充足的时候，再商议剿灭袁术的计策。”曹操低头不语，踌躇不决。
此时，忽然飞马来报：“张绣败走宛城之后，依托在刘表的身边，最近又开始肆无忌惮的猖獗起来，南阳、江陵等地都被他占领。曹洪领兵与他大战数场，都是以失败告终，如今恐怕张绣要报前番仇恨，率兵进攻许都，所以今日特来告急。”曹操立刻放弃追击袁术，令夏侯惇亲自前往城外孙策处，令其横跨长江布下军阵，刘表见到必然不敢轻举妄动。只要刘表不与张绣联盟，孙策便是为朝廷立了一件大功。随后，曹操通告全军即日班师回许都，另行商议征讨张绣的事情。
曹操先来到寿春的东门外，令吕布要与玄德结为兄弟，互相救助，不可再有相互侵犯的事情发生，吕布欣然领诺，然后眼睛就那么一直看着曹操。那曹操如何不知道他在想什么，微笑道：“奉先尽管放心，我回许都立即上奏天子，令人把徐州牧的印绶给你送过去。”吕布连连称谢，领兵自回徐州去了。
曹操又来到寿春的西门外，下令玄德仍然屯兵于小沛，然后见左右没有旁人，便偷偷低声告诉玄德道：“我让你屯兵小沛，其实乃是‘掘坑待虎’之计。玄德一定要保存实力，暂时不要与吕布有任何冲突，凡事最好能与陈珪父子商议，切勿出现差错。等我征讨张绣之后，再回来找吕布算账，到那个时候，玄德一定要帮助我啊！”
玄德拱手道：“请孟德兄尽管放心，我对您一直都是很钦佩的，天下英雄，朝廷忠臣，没有一个人能比得上您！在下告辞了。”说完，领着云长、益德引军回小沛去了。
曹操看着玄德远去的背影，对身边的郭嘉道：“刘玄德，真乃是人中之龙啊！此人能屈能伸，在今后的日子里，不知道他究竟是我的敌人，还是朋友。”说完，满脸愁容。
郭嘉道：“主公！刘备为人城府极深，从表面上很难看出来他在想什么，咱们与他处事，尽量小心为妙！”
曹操点了点头，道：“奉孝言之有理。”随即下令全军班师回许都。
众人刚刚回到许都，忽然来报，段煨杀了李傕，伍习杀了郭汜，将这两个反贼的首级送到许都报功。
原来，李傕、郭汜被曹操击败之后，引着残兵回到西凉。郭汜的部将伍习突然反叛，杀了郭汜投降于华阴太守、中郎将段煨，郭汜的余部全都投奔在李傕麾下。曹操南征袁术之前，曾经派出谒者仆射裴茂汇合段煨一起讨伐李傕。李傕与段煨大战一场，兵败退军到黄白城。于是段煨联手凉州豪强张横、梁兴三面围攻，终于擒获了李傕并将其斩首。段煨、伍习等人恐惧自己曾经在董卓手下做事，不敢回到许都请功，只好将李傕、郭汜的首级送与裴茂，并将李傕合族老小三百余口押解回许都。
曹操上奏天子之后，将李傕全族分于许都各门处斩，并把首级高高挂起号令天下，城中百姓无不拍手称快。汉献帝听说这两个反贼死了，心中大乐，征得曹操同意之后，便召集文武百官，举行盛大的太平筵宴。待到宴会散去之后，汉献帝便加封段煨为镇远将军、领北地太守、閺（谐音闻）乡侯，封伍习为袭虏将军，封裴茂为尚书令、阳吉平侯。曹操南征袁术有功，拜为丞相。曹操谢恩礼毕，又上奏张绣在南阳等地作乱，应当兴兵讨伐。汉献帝闻言准奏，并亲自安排銮驾送曹操出师西征。
曹操留下荀彧、郭嘉、夏侯渊、曹纯等人在许都保护天子