吾预知当尔，非圣也，但更事多也。
——曹操
曹操在东征时，为了预防北方的冀、青两州军队伺机蠢动，特别交给陈宫一支部队，屯驻在黄河北岸的东部地区。但陈宫却串通张邈谋反曹操，以这支部队迎接吕布出任兖州牧，张邈就在陈留响应。兖州郡县守几乎大都倒向张邈和陈宫，最后只剩下苟或防守的甄城，夏侯或驻屯的濮阳，靳允镇守的范城，及枣只镇守的东河，还在曹军的旗帜下。
陈宫当时的计划是：先消灭这四股力量，再全力对付由徐州战场匆忙返回的曹操东征军团，但他的计划没有成攻。甄城、东河、范城三郡城防守的成功，使得曹操有了反败为胜的基础，这次行动，程昱的功劳最大，曹操非常感激，向朝廷表荐他为东平郡相。
濮阳城虽然失陷，但夏侯悼在获救后，仍然率领主力部队布阵于城外的原野上，与吕布军缠斗不休，间接也使郎城等三郡的压力减轻不少。让远征中的曹操主力军能及时赶回，进行反击的部署。
曹操最担心的，便是吕布由仓亭津南下，拥有范城、东阿，便可控制东平国，封锁住亢父险道。如此一来，不但可以孤立甄城，更可以凭地险阻止曹操东征师团的回防。程昱正是看出这个危机，所以才能有效地阻挡住吕布的攻势。
因此，当曹操听到吕布和夏侯悼大战于濮阳时，不禁松了一口气，他表示：吕布和陈宫虽然可以策动兖州在一夜之间反叛，但到底他的军队仍只能攻到濮阳而已，显然陈宫的突击计划和实际的军事行动未能很好的结合。吕布及陈宫阵营的弱点，已经很清楚的暴露了，只要能夺回濮阳，再获得兖州各县的拥护，并非难事。因此，这次反击战争主要的关键，便在濮阳攻防战。
曹操回到兖州后，立刻准备反攻濮阳，他察知吕布有别动队屯在城西四五十里处，便决心先剿灭这股力量，以打击吕布阵营的士气。
曹操的作战方法一向富于行动力，在和敌军主力会战前，先行用奇袭战消灭敌军的前锋及别动部队，这是他经常采行的策略。“匡亭之战”时，他便迅消速灭了袁术的前锋刘详，以在声势上取得压倒优势。日后的“官渡之战”，他也先。行攻破袁绍的别动部队颜良及文丑军团，以激怒袁绍军。因此，曹操在这次濮阳之战中，一到达战场，立刻发动夜袭，消灭了吕布驻屯城外、互为犄角的别动队。
虽然这次替吕布运筹帷幄的，是曹操的好友张邈及谋臣陈宫，他们对曹操的习性相当了解，一接到曹操的部队到达的消息，便派细作密切注意。但谁也没有料到曹操的动作，会快到刚进入战场的第一天便发动奇袭，所以别动部队还是被曹操消灭了。
陈宫接到曹操奇袭别动部队的密报，因行动如此快速，便判断曹操本人必在奇袭军中；而且为了保密及机动性，奇袭的部队通常人数不多，因此陈宫要求吕布亲率主力战斗部，队，分三路包抄曹操，阻止奇袭部队和主力军会合，并乘机消灭掉，如果曹操真的在奇袭队中，这场战争便赢定了。
曹操的奇袭队在黎明时，由中路凯旋归来，便遭到跟踪而来的吕布军由三方面包围。曹操以己方兵力太少，乃下令在狭窄的险隘部署防守阵式。吕布确认曹操在奇袭队中，便亲自指挥攻击战，从早上一直到中午，连续二十回的突击，都无法攻入曹军防线，双方死伤惨重。
曹操的防守虽相当成功，但兵员太少，若死伤人数继续增加，难免会被歼灭，因此曹操决定突围而出。
他公开募集敢死队在前开道，负责打开突围的道路。侍卫队队长（司马）典韦自告奋勇，他率领敢死队数百名，每人身穿两副铠甲，只带长矛不带盾牌，全力往前冲锋，吕布阵营将弓箭队排在前面，企图以箭雨抵挡曹军的突围攻战，一时箭如雨下，但典韦下令全军潜伏，暂时不动。吕军见曹军停下来，也立刻弓箭队在前，步兵在后，逐渐逼近。
典韦闭上眼睛，置之不理。并谓左右侍卫说：“敌军冲到我军十步时再告诉我。”左右说：“十步了。”典韦又说：“五步时再告诉我。”
当左右高喊五步时，典韦两眼圆瞪，一股作气，双手持戟，大叫开战。吕布军见他来势凶猛，士气大挫，挡在路上的几乎全中戟倒地，因此包围圈露出了一个大缺口。这时天色已黑，视线不佳，曹操跟在典韦军后面，趁机脱身。
曹操返回本营后，也不休息，立刻带兵再攻濮阳，濮阳城内的巨室田氏，打开东门让曹军进城。但吕布军在城内布阵，准备和曹操进行巷战。为了提高士气，曹操打算实施“置之死地而后生”的策略，他下令放火烧东门，表示决不退兵的决心。
陈宫早看出曹操兵力有限，故意虚张声势，乃建议吕布全力攻击曹军左翼的青州军。由于青州军训练不够，又不习于街巷的肉搏战，很快往后退却，使曹军阵式大乱，曹操眼见全军濒临崩溃，乃放弃本阵，向后撤退。
混乱中，吕布的部将逮到曹操，由于曹操身穿一身将领服装，烟火弥漫中，视线不清，吕布的部将反问曹操说：“告诉我曹操在哪里，饶你一命。”曹操灵机应变，指着前面说；“在前面骑着黄马的便是曹操！”
吕布的部将立刻抛下曹操，去追黄马的将领。
曹操幸运脱险，立刻掉头往燃烧中的东门突围而出，他的左掌遇到严重灼伤，无法抓马缰，几乎掉下马来，幸亏侍从官楼异赶上扶住他，才得以顺利逃出。
曹操逃回到本营后仍不休息，他立刻亲自劳军，慰问败退回来的军队。他下令制造攻城武器，便再度领军攻至濮阳城下，摆出一副准备攻城的姿态。
曹操这步棋，可把吕布给看傻了，明明连续两次几乎击溃曹军，结果被打败的却好像是自己。’曹军几乎仍完全掌握主动，陈宫也无法评估曹操的作战力，因而主张坚守城池，不敢再和曹军正面会战。
这样双方坚持一百多天，正好碰到蝗虫灾害，民间严重饥荒，吕布军粮用尽，只得退出濮阳。曹操亦以濮阳地区虫荒严重，不利于驻屯，乃在九月初引军回甄城。吕布将军队带人乘氏，却遭到县人李进所领导的游击队袭击，由于吕布军缺乏粮食，不敢恋战，只得向东退却，驻屯于山阳。
这场战争给曹操两个非常重要的启示：其一是曹操体会到政治比军事要更重要。只会打仗，不懂得治理，就会如《六韬》上所说：“百战百胜，其国必亡。”其二是这次战争，军粮严重不足，大大影响了军队的战斗力，使他深深的体会到粮食比什么都重要。日后曹操努力实施军屯及民屯的政策其主要原因也在于此。
几年后，决定天下大势的“官渡之战”，曹操以击败兵力多他十倍的袁绍，粮食战便是决胜的关键。