曹公将要北征三郡乌丸，将领们都说： “袁尚只是个逃敌而已，夷狄贪婪而不讲友情，怎么会被袁尚利用？现在深入征伐乌丸，刘备必然会劝说刘表来袭击许都，一旦情况有变，就后悔莫及了。”只有郭嘉料定刘表一定不能任用刘备，劝说曹操北征。建安十二年 (公元207年) 五月，曹操率军抵达无终县。七月，因涨大水，沿海道路不通，田畴请求担任向导，曹操答应了。于是田畴率军出了卢龙塞，但塞外道路隔绝不通，于是挖山填谷五百余里，经白檀，过平冈，走过鲜卑部落领地，向东直逼柳城。在距柳城二百里时，敌人才知道。袁尚、袁熙与蹋顿、辽西单于楼班、右北平单于能臣抵之等带领数万骑兵迎战。八月，曹操登上白狼山，突然与乌丸军队相遇，敌兵数量很多。曹操的军用物资在后面，披戴铠甲的人很少，左右随从都惧怕。曹操登高极目远眺，发现敌军阵容不整齐，就挥兵出击，派张辽担任先锋，敌军很快溃败，蹋顿和许多乌丸首领被斩，投降的胡人、汉人达二十余万。辽东单于速仆丸及辽西、右北平的各首领，丢下本族人，与袁尚、袁熙逃奔至辽东，部队尚剩下数千骑兵。当初，辽东太守公孙康依仗地处偏远不肯归服。等到曹操击败乌丸，有人劝说曹操随即征讨辽东，袁尚兄弟就可以捉住。曹操说： “我要使公孙康斩了袁尚、袁熙的头送来，不再烦劳士兵了。”九月，曹操率兵从柳城返回，公孙康斩了袁尚、袁熙及速仆凡笃人，派人把首级送来。将中有人问： “曹公回师而公孙康就斩了袁尚、袁熙的首级且又送到这里，是什么原因呢？”曹操说：“公孙康历来害怕袁尚等人，我逼得紧他们就联合起来，我暂缓进攻他们就会互相残杀，这是势所必然之事。”十一月，曹操抵达易水，代郡乌丸的代理单于普富庐、上郡乌丸的代理单于那楼率领乌丸首领们前来祝贺。