袁绍听说曹操奔袭淳于琼，对长子袁谭讲：“趁曹操袭击淳于琼之际，我在这里猛攻曹操大营，曹操一定会顾此失彼，无路可退。”袁绍派高览、张郃等，猛攻曹操大营，大营屡攻不下。二位将军听说淳于琼等人已经战败，遂投降曹操。袁绍军愈发恐慌，开始溃散。袁绍与袁谭等以幅巾束发，骑上战马，率领八百骑兵，渡过黄河，来到黄河北岸黎阳县，进入部将蒋义渠的大营。走到帐下，袁绍拉着蒋义渠的手，说：“孤把性命托付给你了。”蒋义渠让出大帐，安顿好袁绍等人。袁绍在大帐发号施令，众将领听说袁绍还在，纷纷聚拢到蒋义渠的大营。还有一些部众诈降曹操，曹操将诈降的袁绍部众，全部坑杀，前后所杀，共计八万人。

沮授被曹军擒获，沮授大喊：“我没有投降曹操，是被擒获的。”曹操见到沮授，说：“只因相距太远，彼此之间，没有交往。谁料想今日在此地相见。”沮授回答：“袁绍一再失策，自取败绩。沮授已经尽其所能，最终还是被曹公擒获。”曹操说：“本初无谋，不肯采纳公的谏言。如今国家丧乱，已有十几年，仍然安定不下来，正当与君共谋大事。”沮授答：“叔父、母亲、兄弟均在袁绍手中，命悬于一线。能够蒙受曹公厚恩，速死为福。”曹操叹息道：“孤早日得到君，天下不足虑也。”遂赦免沮授，以殊礼厚遇沮授。沮授仍在寻找机会逃回袁绍处，事情败露，曹操只好杀了沮授。

袁绍性情豪放，为人宽厚，风雅而有器量，喜怒不形于色，但是，自矜其才，为人刚愎自用，自视甚高，又听不进善言，故招致官渡惨败。及至袁氏撤军，有人对田丰讲：“君一定会受到重用。”田丰答：“袁公外宽而内忌，不会体谅我的忠诚。而我又多次直言进谏，忤逆袁公。袁公得胜而归，出于高兴，或许能赦免我；今日战败，内心反而忌恨。此次出征胜利，我可以保全性命；现如今袁公大败，看来不会再有生的希望啦。”袁绍返回，说：“我没有采纳田丰的谏言，一定会被他耻笑。”杀了田丰。

官渡之败，审配的两个儿子被曹操擒获。孟岱与审配有矛盾，通过蒋奇，向袁绍进谗言：“审配独断专行，其宗族势力强大，审配又握有军权，两个儿子现在曹操处，恐怕会有反叛之意。”郭图、辛评也持有同样看法。袁绍任命孟岱为监军，代替审配镇守邺城。护军逢纪与审配不睦，袁绍就审配儿子被俘之事，问逢纪。逢纪答：“审配性情刚烈，为人耿直，所言所行，常仰慕古人之节操。不会因为两个儿子在曹操处，做出不义之事。主公毋须怀疑。”袁绍再问：“君不是很厌恶审配吗？”逢纪答：“此前所争者，为私；今日所言者，为国。”袁绍说：“答得好！”没有疏远审配。审配、逢纪从此变得和睦。

冀州属下郡县，大多反叛，袁绍逐一平定反叛的郡县。官渡之战后，袁绍开始生病，献帝建安七年夏天，袁绍病逝。临去世前，袁绍没有来得及确定继嗣。逢纪、审配一向骄横，被袁谭所忌恨。辛评、郭图亲近袁谭，与审配、逢纪有矛盾。众人认为，袁谭年长，欲拥立袁谭继位。审配等人担心袁谭继位，辛评等人会加害自己，遂矫制袁绍遗命，拥立袁尚继位。