公孫瓚は冀州の住民が袁紹に靡くことに不安を持っていたが、趙雲が義勇兵を引き連れて自分の元を訪れると喜んで歓待したという（蜀志「趙雲伝」が引く『趙雲別伝』）。
袁紹との戦い.
袁術とその部将の孫堅は豫州を巡り袁紹と対立していた。あるとき、袁紹の部将の周昂が陽城の孫堅の陣地を奪取した報復として、袁術の元に出向いていた公孫越は袁術の指示で孫堅と共に周昂を攻撃するが勝てず、公孫越は戦死してしまう（陽城の戦い）。公孫瓚はこの知らせを聞き激怒し磐河まで出兵したという。
公孫瓚の勢いに恐れを抱いた袁紹は、その従弟の公孫範に勃海太守の印綬を送り、勃海太守にした上で講和を図った。しかし、公孫範は勃海郡の郡兵を手に入れると、青州や徐州の黄巾賊の勢力を吸収して公孫瓚の軍勢に加わった。勢いに乗った公孫瓚は上奏して袁紹の非を鳴らすと共に（『典略』）、田楷・厳綱・単経といった自分の息のかかった人物を青州・冀州・兗州の刺史に任命し、郡や県の長官も勝手に任命した。
公孫瓚は同時期に袁術の求めに応じて、劉備を高唐に、単経を平原に、陶謙を発干に駐屯させたが、すべて袁紹の命令を受けた曹操に打ち破られたという（「武帝紀」）。公孫瓚は劉備を別部司馬に任命して、劉備に趙雲を随行させて青州方面の田楷の援軍に赴かせている（蜀志「先主伝」、蜀志「趙雲伝」）。後に劉備は徐州の陶謙の元に援軍に赴いたまま、豫州刺史に推挙されて戻らなかったが、その部下の田豫が帰郷して後に公孫瓚に仕えている（蜀志「先主伝」、魏志「陶謙伝」、魏志「田豫伝」）。趙雲も兄の喪に服するために公孫瓚の元を離れている（蜀志「趙雲伝」が引く『趙雲別伝』）。
薊には州庁があり、劉虞の城の東南に公孫瓚は小さい城を造営し、そこを拠点とした。劉虞と公孫瓚との敵意は次第に高まっていったという。
劉虞の殺害.
やがて劉虞は公孫瓚が乱を起こすことを警戒し、異民族らと連携し数万余の大軍を集め公孫瓚を攻撃した。しかし、劉虞の幕僚である公孫紀が侵攻作戦の詳細を公孫瓚に流すと、公孫瓚は精鋭騎兵数100を選りすぐり、戦闘による被害の拡大の防止に気を取られていた劉虞に対して奇襲をかけて散々に打ち破り、劉虞が居庸に逃れた後も執拗に追撃をかけ、遂に劉虞を捕らえ、薊に連れて帰った（魏志「公孫瓚伝」、『後漢書』「劉虞伝」、「公孫瓚伝」）。