Trận Lê Dương
Trận chiến

Tào Tháo giao cho Lý Điển và Trình Dục nhiệm vụ lo hậu cần trong lúc ông vượt sông. Quân lương sẽ được vận chuyển bằng đường thủy, nhưng tướng của Viên Thượng là Cao Phồn (高蕃) đã chặn giữ cứ điểm trên sông và chặn đường tiếp tế. Ban đầu Tào Tháo định chuyển lương bằng đường bộ, nhưng sau khi Lý Điển cho rằng quân của Cao Phồn chỉ được trang nhẹ và không chuẩn bị cho thủy chiến, Tào Tháo đã cho phép Lý Điển và Trình Dục công Cao Phồn. Cuộc tấn công đã thành công và tuyến đường thủy đã được dọn sạch cho đoàn thuyền lương.
Các nguồn sử liệu ghi chép về những sự kiện sau chuyến vượt sông của Tào Tháo rất khác nhau. Các ghi chép chính thức của nhà Ngụy trong Tam quốc chí cho biết Tào Tháo đã thắng liên tiếp nhiều trận trong suốt 6 tháng, buộc anh em họ Viên phải rút khỏi Lê Dương, nhưng sau đó lại đột nhiên hủy bỏ cuộc bao vây đại bản doanh của quân Viên ở Nghiệp thành và rút về Hứa Xương. Phần ghi chép về Viên Thiệu trong Hậu Hán thư và các tài liệu tham khảo đương thời như Xuất sư biểu lại mâu thuẫn với ghi chép của nhà Ngụy, trong khi thực tế là chiến dịch này kéo dài như vậy cũng cho thấy rằng nó có thể không diễn ra suôn sẻ như Tam quốc chí đã đề cập. Do đó, nhiều khả năng là các ghi chép của nhà Ngụy đã che giấu việc đề cập đến thất bại của Tào Tháo ở khu vực này. Sử dụng sự kết hợp của các nguồn đã đề cập ở trên, một trình bày thay thế về trận chiến được đưa ra như sau.
Do bị Tào Tháo áp đảo về quân số, Viên Đàm thấy khó có thể giữ vững vị trí của mình ở Lệ Dương nên đã gửi thư cầu cứu Viên Thượng. Đáp lại, Viên Thượng để lại Thẩm Phối canh giữ Nghiệp thành trong khi đích thân mình mang quân đến tiếp viện cho Lê Dương. Hai bên giao tranh ở phía tây và phía nam bên ngoài Lê Dương, nơi vẫn còn thấy dấu tích của các công sự phòng thủ được sử dụng trong trận chiến vào thời nhà Đường. Vào tháng 4 năm 203, anh em họ Viên đã xuất thành tấn công, nhưng đã bị Tào Tháo đánh bại và buộc phải rút lui về thành Lê Dương. Tuy nhiên, trước khi Tào Tháo có thể bao vây thành, ba anh em họ Viên đã nhân đêm tối rút về Nghiệp thành, cách đó 70 km về phía bắc.
Tháng sau, quân Tào tiếp tục truy đuổi quân Viên đến Nghiệp thành. Tuy nhiên, dường như quân Tào đã bị quận Viên phản công và đẩy lùi bên ngoài thành. Thất bại này khiến Tào Tháo tạm thời không chú ý đến đại bản doanh của quân Viên mà quay về phía đông để tấn công thành Âm An (陰安; nay thuộc Thanh Phong, Hà Nam) và thu thập ngũ cốc từ các kho lương ở phía nam quận Ngụy (魏郡; nay thuộc Hàm Đan, Hà Bắc ). Vào thời điểm Tào Tháo chuẩn bị tấn công lại Nghiệp thành vào cuối tháng 5 hoặc tháng 6 năm 203, mưu sĩ Quách Gia đã khuyên Tào Tháo ngưng chiến để lợi dụng mâu thuẫn giữa anh em họ Viên:
"Viên Thiệu vốn rất yêu quý hai đứa con này, không quyết được nên lập đứa nào. Lại có Quách Đồ, Phùng Kỷ là mưu thần giúp hai người, thế tất hai bên sẽ giao đấu với nhau, rồi đường ai nấy đi. Ta mà đánh gấp, ắt họ sẽ cùng hợp sức chống giữ, còn nếu ta trì hoãn tấn công thì họ sẽ tranh giành kèn cựa lẫn nhau. Chẳng bằng ta quay về Nam nhằm hướng Kinh Châu làm bộ đánh Lưu Biểu, đợi nội bộ họ sinh biến; họ đã có biến rồi ta sẽ xuất kích sau, như thế có thể chỉ một trận là đánh được."
Tào Tháo chấp nhận lời khuyên và rút lui về quê nhà, đặt Giả Tín (賈信) trấn giữ ở Lê Dương trong khi có lẽ để lại tòa thành trống ở Âm An cho kẻ thù của mình.
Khi Tào Tháo rút lui qua sông Hoàng Hà, Viên Đàm đã yêu cầu Viên Thượng cấp thêm quân lương và binh sĩ để có thể truy bắt Tào Tháo giữa sông. Nghi ngờ ý định của anh mình, Viên Thượng đã không chấp nhận cả hai yêu cầu. Hai mưu sĩ của Viên Đàm là Quách Đồ và Tân Bình đổ thêm dầu vào lửa khi ám chỉ chính Thẩm Phối là người đã sai Viên Thiệu gửi Viên Đàm đi Thanh châu, khiến Viên Đàm vô cùng tức giận và điều quân tấn công Viên Thương và Thẩm Phối ở Nghiệp thành. Viên Đàm bị đánh bại và chạy trốn đến Nam Bì, trong khi Tào Tháo trở về Hứa Xương mà dường như không gặp khó khăn nào.