建安五年(200年)曹操大军与袁绍在官渡相持不下。车骑将军董承等企图刺杀曹操的计划泄露，董承、王子服、种辑皆被屠灭三族，唯参与密谋的刘备侥幸逃脱，且势力越来越大。曹操欲亲自征讨刘备，部将们担心袁绍从背后攻击，都进言说：“与公争天下者，袁绍也，今绍方来而弃之东，绍乘人后，若何?”曹操则说：“刘备，人杰也，今不击，必为后患。”郭嘉也认为：“绍性迟而多疑，来必不速。备新起，众心未附，急击之，必败”(《资治通鉴·卷第六十三》)。【但三国志中说是曹操本谋】曹操为剪除后患，遂亲率大军东征刘备。冀州别驾田丰劝说袁绍，乘机袭击曹操后方，袁绍却以幼子重病为由不肯出兵。刘备惊悉曹操军将至，亲率数十骑出城观察，果然望见曹军旌旗，只得仓猝应战，被曹军击溃，刘备妻子被俘。曹操接着攻陷下邳，迫降刘备部将关羽，又进击依附刘备的昌稀等，将其击破。刘备逃到邺城(今河北临漳西南)投奔袁绍，逐渐收集溃散的残兵败将，成为袁绍大举攻曹的力量。此战，曹操迅速击溃刘备，避免了在官渡之战中两面作战的局面。
自兴平二年(195年)起，孙策从袁术处借兵，渡江征讨江东(参见孙策平江东之战)，至建安五年(200年)，孙策已尽得江东之地，成为割据一方的豪强。此时孙策闻曹操与袁绍相持于官渡，欲率军渡江北袭许昌。曹军皆惊，与袁绍相持中已经处于劣势的曹操，根本不可能再抽出兵力保卫许都。而一旦许都失守，曹操阵营将立刻分崩离析。这是曹营中人心最为动乱的时期，不少人开始暗中向袁绍献媚，准备为自己留条后路。在此紧急关头，郭嘉居然提出一个令人匪夷所思的见解：没必要抽出兵力去保卫许都，因为孙策来不了。郭嘉说：“策新并江东，所诛皆英豪雄杰，能得人死力者也。然策轻而无备，虽有百万之众，无异于独行中原也。若刺客伏起，一人之敌耳。以吾观之，必死于匹夫之手”(《三国志·魏书·程郭董刘蒋刘传》)。官渡之战前，孙策先头部队被广陵太守陈登击溃。不久，孙策果然被郭嘉言中，后为刺客所杀。
同年，郭嘉随曹操在官渡之战中大败袁绍，无甚建树。建安七年(201年)5月，袁绍因军败愤愧呕血而亡，少子袁尚继大将军及冀州牧位，令长子袁谭率少数兵力防守黎阳。九月，曹军渡黄河攻黎阳，谭请增兵，尚恐谭兵多后夺其权，遂自率军来援，与曹军相持于黎阳。
建安八年(203年)二月，曹军发起总攻，大战于黎阳城下，袁军战败，袁尚、袁谭弃城逃邺，曹军占领黎阳。四月，曹操进军邺城，为充实军粮，抢收小麦。袁军乘机发起反击，曹军小挫。曹操本拟重新组织攻城。郭嘉认为：“袁绍爱此二子，莫适立也。有郭图、逢纪为之谋臣，必交斗其间，还相离也。急之则相持，缓之而后争心生。不如南向荆州，若征刘表者，以待其变;变成而后击之，可一举定也”(《三国志·魏书·程郭董刘蒋刘传》)。曹操纳其计。五月，撤军返许昌(今河南许昌东)，留部将贾信屯兵黎阳，监视袁军。
建安九年(203年)，袁尚、袁谭果然发起内讧，袁谭为袁尚所败，派辛毗向曹操乞降。曹操遂以支援袁谭为名，攻打邺城(今河北临漳西南)。七月，袁尚军溃散逃往中山(今河北定州)，辎重尽为曹军所获。邺城守军闻汛瓦解。十月，袁尚势力基本上为曹操所消灭。
在曹操围攻邺城时，原已归降曹操的袁谭，又背叛曹操，乘机攻取甘陵、安平、勃海、河间等地，并进攻逃至中山(今河北定州)的袁尚，迫使袁尚再逃故安(今河北易县东固安)，投奔幽州(治今北京城西南)刺史袁熙。袁谭收袁尚残部，驻扎龙凑(今山东平原东南)。曹操在击垮袁尚后，按各个击破的方针，以袁谭背盟为借口，出兵进攻袁谭。建安十年(204年)正月，曹操进攻南皮，大破袁军，占领南皮，袁谭出逃，被曹军追上杀死。袁谭所属各郡、县尽归顺曹操。郭嘉对曹操说：“多辟青、冀、幽、并名士以为掾属，使人心归附。”(《资治通鉴·卷第六十四》)。曹操为安抚地方，采纳了郭嘉的建议，稳定了统治。冀州平定，郭嘉因功被封为洧阳亭侯。
郭嘉之死
时辽西少数民族乌桓部落乘中原战乱，掳迁汉族边民10余万户。曹操取冀州，杀袁谭后，袁熙、袁尚逃往乌桓，二者联结，不断侵扰边境。曹操为统一北方，于建安十二年(207年)秋，开始远征乌桓的作战。刘备闻讯，立即赶往荆州，劝刘表趁曹操北征乌桓之机夺取许都(今河南许昌东)，迎献帝，兴汉室。曹操甚为担心，诸将皆说：“袁尚亡虏耳，夷狄贪而无亲，岂能为尚用!今深入征之，刘备必说刘表以袭许，万一为变，事不可悔”(《资治通鉴·卷第六十五》)。郭嘉却详细地分析了平乌桓之役的可行性和重大意义：“公虽威震天下，胡恃其远，必不设备。因其无备，卒然击之，可破灭也。且袁绍有恩于民夷，而尚兄弟生存。今四州之民，徒以威附，德施未加，舍而南征，尚因乌丸之资，招其死主之臣，胡人一动，民夷惧应，以生蹋顿之心，成觊觎之计，恐青、冀非己之有也。表，坐谈客耳，自知才不足以御备，重任之则恐不能制，轻任之则备不为用，虽虚国远征，公无忧矣”(《三国志·魏书·程郭董刘蒋刘传》)。
曹操听罢，茅塞顿开，遂立即挥师北上，进至易(今河北雄县西北)时，郭嘉又献策说：“兵贵神速。今千里袭人，辎重多，难以趣利，且彼闻之，必为备;不如留辎重，轻兵兼道以出，掩其不意”(《三国志·魏书·程郭董刘蒋刘传》)。但是当时秋天七月份的时候发大水，海边的道路不通，于是田畴自请为向导，带曹军出卢龙塞，但塞外道路不通，于是挖山填谷，途径白檀、平冈、鲜卑庭等地五百余里，向柳城进军。后行不到两百余里，敌军发觉了，袁尚便与蹋顿、辽西单于楼班、右北平单于能臣抵之等率领数万骑兵迎战。八月份，在白狼山(今辽宁喀喇沁左翼蒙古自治县东境白鹿山)两军偶然相遇，虏军人多势众，再加上曹军未带辎重，披甲的人少，所以“左右皆惧”。曹公登高而望，看到虏军“虏陈不整”，于是抓住机会，纵兵攻击，是役歼灭乌桓主力和袁尚、袁熙残余势力，斩蹋顿及名王以下10余人，俘虏20余万人(参见白狼山之战)，辽东单于速仆丸及辽西、北平诸豪，弃其种人，与尚、熙奔辽东，众尚有数千骑。袁尚、袁熙投奔辽东郡太守公孙康。曹操没有继续追击，而是坐观局势，声言等待公孙康把二袁首级送来。九月，曹操从柳城撤军，不久，公孙康伏杀袁尚、袁熙及辽东单于速濮丸。曹操根据郭嘉的计策平定了乌丸，统一了整个黄河流域以北地区。
