公元198年(建安三年)，袁紹傾力進(jìn)攻。公孫瓚派到南境營寨防守的將領(lǐng)，自知堅守不住，又知必定不會有人援救，于是有的投降，有的潰散。袁紹大軍長驅(qū)直入，到達(dá)易京城門。公孫瓚派兒子公孫續(xù)向黑山軍的將領(lǐng)們求援，并準(zhǔn)備自己率領(lǐng)精銳騎兵出城，奔往西山，帶領(lǐng)黑山軍反攻冀州，切斷袁紹的退路。關(guān)靖勸阻公孫瓚說：“如今將軍部下將士無不懷著離散之心，所以還能堅守，只是因為顧念全家老少都在這里，而且依賴將軍在此主持大局。繼續(xù)堅守，拖延時日，或許能使袁紹知難自退。如果將軍舍棄他們，率兵出城，后方無人作主，易京的陷落，便指日可待?！惫珜O瓚于是放棄出城打算。袁紹大軍逐漸進(jìn)逼，公孫瓚部眾日益窘迫。

公元199年(建安四年)春天，黑山軍首領(lǐng)張燕與公孫續(xù)率兵十萬，分三路援救公孫瓚，張燕的援軍還未到，公孫瓚秘密派使者送信給公孫續(xù)，讓他率五千鐵騎到北方低洼地區(qū)埋伏，點火作為信號，公孫瓚打算自己出城夾擊袁紹圍城部隊。袁紹的巡邏兵得到這封書信，袁紹就按期舉火，公孫瓚以為援軍已到，就率軍出戰(zhàn)。袁紹的伏兵發(fā)動進(jìn)攻，公孫瓚大敗，回城繼續(xù)堅守。袁紹圍城部隊挖掘地道，挖到公孫瓚部隊固守的城樓下，用木柱撐住，估計已挖到城樓的一半，便縱火燒毀木柱，城樓就倒塌了。袁紹用這種方法逐漸攻到公孫瓚所住的中京。

自料必定不能幸免，就絞死自己的姊妹、妻子兒女，然后放火自焚。袁紹催促士兵登上高臺，斬公孫瓚。田楷戰(zhàn)死。關(guān)靖嘆息說：“以前，如果不是我阻止將軍自己出城，未必沒有希望。我聽說君子使別人陷入危難時，自己一定與他分擔(dān)患難，怎么能自己獨自逃生呢!”就騎馬沖入袁紹軍中而死。公孫續(xù)被匈奴屠各部殺死。 袁紹擁有冀、青、并州及幽州大部，成為當(dāng)時中國北方最強(qiáng)的割據(jù)勢力，并開始了大舉南進(jìn)的準(zhǔn)備。

袁紹于此戰(zhàn)中成功統(tǒng)一河北，再無后顧之憂，并兼并公孫瓚的軍隊和獲得公孫瓚在易京囤積的三百萬斛軍糧，實力大增，意欲南向以爭天下。