命令当地百姓敲冰拉船，百姓听到命令后纷纷逃走。曹操大怒，想要抓捕斩杀他们。百姓听说后，就亲自到军营中自首。曹操说：“如果不杀你们，我的号令就无法施行；如果杀了你们，我又不忍心。你们赶快到山中躲藏起来，别被我的军士抓到。”百姓都流着泪离开了。
袁谭带兵出城，与曹军对抗。两阵摆开，曹操骑马出阵，用马鞭指着袁谭骂道：“我厚待你，你为什么产生异心？”袁谭说：“你侵犯我的领地，夺取我的城池，霸占我的妻子儿女，反而说我有异心？”曹操大怒，让徐晃出马。袁谭派彭安迎战。两马相交，没几个回合，徐晃就把彭安斩于马下。袁谭的军队败逃，退入南皮，曹操派兵四面围住。袁谭惊慌失措，派辛评去见曹操商议投降。曹操说：“袁谭这小子，反复无常，我难以相信他。你弟弟辛毗，我已经重用，你也可以留下来。”辛评说：“丞相错了。我听说‘主贵臣荣，主忧臣辱’。我长期侍奉袁氏，怎么能背叛他呢！”曹操知道留不住他，就把他送了回去。辛评回去见袁谭，说曹操不准投降。袁谭叱责道：“你弟弟现在侍奉曹操，你也怀有二心吗？”辛评听了这话，气得满胸怒火，昏死在地。袁谭让人把他扶出去，不一会儿辛评就死了，袁谭也感到后悔。郭图对袁谭说：“明天把百姓全部赶到前面，军队跟在后面，和曹操决一死战。”袁谭听从了他的建议。当夜把南皮百姓全部驱赶出来，让他们拿着刀枪听令。第二天黎明，大开四门，军队在后，驱赶百姓在前，喊声震天，一起涌出，直抵曹营。两军混战，从辰时打到午时，胜负未分，尸横遍野。曹操见没有取得全胜，弃马上山，亲自击鼓。将士们看到后，奋力向前，袁谭的军队大败，百姓被杀的不计其数。曹洪奋勇冲入敌阵，正好遇到袁谭，举刀乱砍，袁谭最终被曹洪杀死在阵中。郭图见阵脚大乱，急忙骑马冲入城中。乐进望见，拈弓搭箭，把他射下城壕，人马都陷了进去。曹操带兵进入南皮，安抚百姓。忽然有一支部队到来，是袁熙的部将焦触、张南。曹操亲自率军迎接，二将倒戈卸甲，前来投降，曹操封他们为列侯。又有黑山贼张燕，率领十万兵马前来投降，曹操封他为平北将军。
曹操下令将袁谭的首级示众，敢有哭的人斩首。袁谭的头挂在北门外，有一个头戴布冠、身穿丧服的人，在头下