刘备回到寓所，连夜收拾军器鞍马，挂起将军印，催促众人赶紧出发。
董承赶到十里长亭来送行。刘备说：“国舅暂且忍耐。我此次出行，必定会有所回报。”董承说：“您要留意，不要辜负皇上的心意。”二人就此分别。
关羽、张飞在马上问道：“兄长此次出征，为何如此匆忙？”刘备说：“我本是笼中鸟、网中鱼，这一去就如同鱼入大海、鸟上青天，不再受牢笼罗网的束缚了！”于是命令关羽、张飞催促朱灵、路昭的军马快速前行。
当时郭嘉、程昱核算钱粮刚刚回来，得知曹操已经派遣刘备进兵徐州，急忙进谏说：“丞相为何让刘备督军？”曹操说：“想要截击袁术罢了。”程昱说：“从前刘备担任豫州牧时，我们请求杀了他，丞相不听；如今又给他兵马：这是放龙入海，纵虎归山啊。日后想要制服他，还能办得到吗？”郭嘉说：“丞相即使不杀刘备，也不该让他离去。古人说：一日放纵敌人，会成为万世的祸患。希望丞相明察。”曹操认为他们说得对，于是命令许褚带领五百士兵前去，务必把刘备追回来。
许褚领命而去。刘备正行军间，只见后面尘土飞扬，他对关羽、张飞说：“这必定是曹兵追来了。”于是扎下营寨，让关羽、张飞各自手持兵器，站在两边。
许褚赶到，看到刘备军队严阵以待，便下马进入营寨拜见刘备。刘备说：“您来这里有什么事？”许褚说：“奉丞相命令，特地请将军回去，另有商议。”刘备说：“将领在外，君主的命令有时可以不接受。我当面见过皇上，又承蒙丞相的指示。如今没有别的商议，您可以赶紧回去，替我向丞相禀报。”许褚心想：“丞相与他一向交情不错，这次又没让我来厮杀，只能把他的话带回去，另等丞相裁决了。”于是辞别刘备，带兵返回。
回去见到曹操，详细转述了刘备的话。曹操犹豫不决。程昱、郭嘉说：“刘备不肯回兵，可见他已经变心了。”曹操说：“我有朱灵、路昭二人在他那里，料想刘备未必敢变心。况且我既然已经派遣他去了，又怎么能反悔呢？”于是不再追刘备。
后人有诗感叹刘备：“束兵秣马去匆匆，心念天言衣带中。撞破铁笼逃虎豹，顿开金锁走蛟龙。”马腾见刘备已经离去，边境的战报又紧急，也回到西凉州去了。
刘备的军队到达徐州，刺史车胄出城迎接。设宴款待完毕，孙乾、糜竺等人都来参见。
刘备回家探望家小，一面派人打探袁术的消息。探子回报：“袁术奢侈过度，雷薄、陈兰都投奔嵩山去了。袁术势力十分衰弱，于是写信把帝号让给袁绍。袁绍派人召袁术，袁术于是收拾人马、宫禁御用之物，先到徐州来。”刘备得知袁术即将到来，于是带领关羽、张飞、朱灵、路昭的五万军队出征，正好遇上袁术的先锋纪灵。
张飞二话不说，直接冲向纪灵。没战十个回合，张飞大喝一声，将纪灵刺于马下，纪灵的败军纷纷逃走。
袁术亲自带领军队前来迎战。刘备分兵三路：朱灵、路昭在左边，关羽、张飞在右边，刘备自己带领军队在中间，与袁术相见，在门旗下责骂道：“你叛逆无道，我如今奉皇上明诏前来讨伐你！你应当束手投降，免去你的罪行。”袁术骂道：“织席编草鞋的小辈，怎敢轻视我！”指挥军队冲来。
刘备暂时后退，让左右两路军队杀出。杀得袁术的军队尸横遍野，血流成河；士兵逃亡，不计其数。
又被嵩山的雷薄、陈兰劫去钱粮草料。袁术想要回寿春，又遭到群盗的袭击，只能住在江亭。
此时他只剩下一千多士兵，而且都是老弱之辈。当时正值盛夏，粮食断绝，只剩下三十斛麦子，分给军士。
家人没有食物，很多人饿死。袁术嫌弃饭食粗劣，难以下咽，于是让厨师取蜜水来解渴。
厨师说：“只有血水，哪里有蜜水！”袁术坐在床上，大叫一声，倒在地上，吐血一斗多死去。
当时是建安四年六月。后人有诗写道：“汉末刀兵起四方，无端袁术太猖狂，不思累世为公相，便欲孤身作帝王。强暴枉夸传国玺，骄奢妄说应天祥。渴思蜜水无由得，独卧空床呕血亡。”袁术已死，他的侄子袁胤带着灵柩和妻子儿女逃到庐江，被徐璆全部杀死。
徐璆夺得玉玺，前往许都献给曹操。曹操十分高兴，封徐璆为高陵太守。
此时玉玺归曹操所有。刘备得知袁术已死，写表章申奏朝廷，写信给曹操，让朱灵、路昭回许都，留下军马保守徐州；一面亲自出城，招抚流散的百姓恢复产业。
朱灵、路昭回到许都拜见曹操，说刘备留下了军马。曹操大怒，想要斩杀二人。
荀彧说：“权力已归刘备，二人也无可奈何。”曹操于是赦免了他们。
荀彧又说：“可以写信给车胄，让他在徐州内部设法对付刘备。”曹操听从了他的计策，暗中派人去见车胄，传达曹操的命令。
车胄随即请陈登商议此事。陈登说：“此事很容易。如今刘备出城招抚百姓，不久就会回来；将军可以命令军士埋伏在瓮城边，装作迎接他，等他的马一到，一刀将他斩杀；我在城上用箭射住他的后军，大事就成了。”车