东汉末年，三郡乌桓与袁氏有军事同盟关系，其是助袁抗曹。 曹操与袁绍年轻时曾相交，光和七年，东汉爆发黄巾军大起义，平乱期间各地长吏独揽军政大权最终形成军阀割据的局面。东汉末割据势力：北方主要是曹操据兖豫、袁绍据河北、公孙瓒据幽州、公孙度据辽东、张扬据河内、吕布据徐州、张绣据南阳；后，各方势力几经吞并，至建安五年官渡大战前北方主要为袁绍与曹操两大集团。
时公孙度偏安辽东无力南下，故袁氏与曹操两大集团的对决已不可避免。建安四年袁绍发兵南下，袁、曹自此正式进入交战关系阶段。 东汉建安初，袁绍以和亲及册封的方式与三郡乌桓建立了军事同盟关系，直到袁尚等为曹操所败、失河北而北奔三郡时，三郡乌桓仍未有叛袁之举。
曹操击东北西南之三郡乌桓并非一场独立的战争，在军事上三郡乌桓是袁氏的同盟者，故这实质上是曹袁两大集团的最终决战。经此一役，曹氏从东汉末时起即确立了对东北地区的最高统治权。
公元204年，曹操歼灭了袁氏主力，袁尚等北遁与三郡乌桓连兵，欲复立。 官渡之战时，在鲜于辅、阎柔的带领下，幽、并二州部分地区及乌丸、鲜卑、郡兵之一部实已投至曹操麾下。时，原刘虞从事鲜于辅在渔阳田豫的劝说下投降曹操，曹操征三郡乌桓之际，阎柔随征，鲜于“辅亦率其众从”。鲜于辅等人的归附，为曹操速平三郡乌桓提供了不可替代的助力。
建安七年袁绍卒，三子尚得立，同年曹操北上攻袁。建安九年曹操败尚得据邺城，建安十年斩长子袁谭，袁尚、袁熙“奔辽西乌丸”，欲凭之伺机重复旧业。 从曹操攻邺至袁尚北遁，三郡乌桓仍旧拥袁抗曹。早在建安九年，曹操欲攻袁谭时“而柳城乌丸欲出骑助谭”，曹操命牵招至柳城，为乌丸“峭王等说成败之效，祸福所归”，峭王等信服方未发其兵。建安十年，当曹操将势力范围扩展至幽州北部时，三郡乌桓终于与曹氏发生了直接军事冲突。
曹操破邺城后，实已据有河北大部地区—幽冀并青四州，曹操居北而孙氏居南的格局渐趋明朗。为解决东北侧牵制以与南部之刘表、孙权争天下，曹操舍难取易决定先定三郡乌桓，扫除袁氏残余力量。东汉末时由于乌桓、鲜卑为寇，上谷至辽东一带长期动乱不安，当地吏民等皆盼安定，其后来助曹操攻乌桓的目的就在于此。
袁尚欲凭三郡乌桓之助复据幽冀等州，对曹操造成威胁和牵制。袁尚兵败后投奔蹋顿，三郡乌丸“数入塞为寇，欲助尚复故地”。当“时幽、冀吏人奔乌桓者十万余户”，袁“尚欲凭其兵力，复图中国”。曹操的谋士郭嘉认为：“袁绍有恩于民夷”，曹军虽占有青冀但对当地民夷“德施未加”，一旦“舍而南征”给袁尚喘息之机，袁“尚因乌丸之资，招其死主之臣，胡人一动，民夷俱应，以生顿之心，成觊觎之计，恐青、冀非己之有也”。
建安十一年，曹操灭高干得并州。为消灭袁氏残余力量稳定后翼东北局势，解决南下与刘表和孙权争霸的后患，于是曹操决定趁和孙刘对峙的战争间隙北征三郡乌桓。 三郡乌丸虽知曹军将至，但除淤道塞路、集兵柳城外并未作其他准备。与之相比，战前曹操皆有充足准备。
郭嘉认为北征乌丸的理由有三：一是贸然南征一旦给袁尚喘息之机，袁绍有死灰复燃的危险；二是乌桓“恃其远，必不设备。因其无备，卒然击之，可破灭也”；三是刘表“自知才不足以御备，重任之则恐不能制”，刘备得不到刘表重用自然无兵偷袭许都，故“虽虚国远征，公无忧矣”。
为免陷入“屈力殚货”的持久战，曹操以千里袭人之计速破乌桓。 建安十二年三月，曹操军出邺城，在东北发起局部性统一战争。虽然出征前便有速决之意，但曹操初出军时辎重多、被甲行，可见这一阶段速胜战略贯彻得并不坚决彻底。五月，曹军至涿郡，郭嘉认为如欲趁敌不备袭敌于千里之外便要弃辎重、丢重铠。曹操从其议，留大军在后跟进而以精锐轻装急行。至此，速胜思想才转化为实际战略。
五月，先锋速至无终后，曹操欲从傍海道兵击三郡乌丸。然当时已入夏雨季节，因此“军不得进”，曹操约由五月开始驻军、至 “秋初已成大水”—时在七月，滨海之路受水浸泡成为泥洼之地，“泞滞不通，虏亦遮守蹊要”，曹军因此无法通行。因为自然天气及敌人阻挠，曹操的第一个从傍海道千里袭敌的作战计划以失败告终。
曹操听从田畴的建议回师改行古道，并立木于滨海路边——行“能而示之不能”之计以麻痹敌人，三郡“虏候骑见之，诚以为大军去也”。自此，乌桓戒备渐松。于是曹操引军“登白狼堆”，兵锋直指乌桓之柳城。至此，曹军终于占得出其不意的先机。
当曹军急行至柳城约二百里时才被三郡乌桓候骑发现，袁尚、袁熙、蹋顿、楼班等匆忙“将数万骑”出兵迎战。八月，两军战于白狼山，三郡乌桓兵“众甚盛”，发兵前曹操听取郭嘉建议，为达到千里袭人出其不意的效果而轻辎重、弃重甲，故当时曹军“被甲者少，左右皆惧”。
曹“操登高”以观乌桓军阵、“望虏陈不整”—乌桓阵型散乱主要源于仓促备战，而这正是曹军出其不意所致，于是曹操决定趁敌立足未稳之际将兵击之。大将张辽亦“劝太祖战，气甚奋，太祖壮之，自以所持麾授辽”，张辽领命带兵为先锋冲击敌阵，乌桓不意曹军先发制人，因阵型不整不能协调指挥，故乌桓兵大乱，在张辽的冲击下败散，曹军“斩蹋顿及名王已下，胡、汉降者二十万口”。
曹操继续北上，攻柳城，破之。至此，三郡乌桓的主要力量已被消灭，袁氏对曹操的军事威胁基本解决，东北西南部恢复稳定已成大势所趋。 白狼山之战后，辽东乌桓单于速仆丸等与袁尚、袁熙投“奔辽东太守公孙康”。因其兵尚有数千骑，为防止袁尚等复为乱，故众将多劝曹操发兵辽东。袁氏兄弟至辽东襄平后欲杀公孙康以据辽东，结果被公孙康所杀，袁氏与三郡乌桓对曹操的威胁彻底解决。