曹军三战三胜，但吕布的军队在下邳一带顽强抵抗。由于曹军远道作战，相持经月后，士卒疲惫，军需供应也有困难，曹操就想撤兵北归。郭嘉劝曹操：吕布同项羽一样有勇无谋，如今他每战必败，内无粮草，外无援兵。如果不趁机消灭他，一旦袁绍消灭公孙瓒后来支援吕布，会给主公的霸业，酿成无穷的后患。然后又献计曹操，决沂水、泗水灌城，终于攻克了吕布的根据地徐州，吕布被诛，吕布割据势力土崩瓦解，黄淮地区(指黄河、淮河之间)纳入了曹操的势力范围。
战袁绍曹操在统一北方的过程中，袁绍始终是一大障碍。曹操想消灭兵多将广、实力雄厚的袁绍，却总是感到力不从心。因此，在郭嘉给曹操所提的众多建议中，也始终把袁绍作为直接或间接的打击对象。在二人初次会晤，曹操询问对付袁绍的策略时郭嘉就说：“自古以来，成败兴亡，并非全在军队。以项羽和刘邦来说，军队强弱的对比十分悬殊，可刘邦运用计谋，以弱克强，最终消灭了项羽。
袁绍虽拥有数州之地，百万军队，貌似强大，但以我看来，他割据一方，不顾百姓渴望天下安定的愿望，征伐无度，逆天而行，再加上他生性多疑，遇事优柔寡断，虽然他有仿效周公礼贤下士之心，却不懂知人善任的重要。身边被小人环绕，是非不分，赏罚不明，内部矛盾重重；而主公您奉天子以令诸侯，顺应天下民心，致力于统一天下。纪律严明，上下一致，用人不疑，唯才是举，赏罚分明又精于用兵。
因此，袁绍虽强盛一时，却难有作为。主公您现在虽然兵少力薄，却最终会以弱胜强，消灭袁绍。”郭嘉细致入微的分析，深得曹操的赞同。在后来的几年里，郭嘉献计曹操收刘备、灭吕布、战袁术、击刘备，都是以稳固后方，剪除袁绍的盟友、羽翼，打击袁绍为最终目的。汉献帝建安五年(200年)，袁绍率其精锐兵力10万进攻官渡，曹操带兵3万应战。
曹军以少胜多，打败袁绍，袁绍狼狈地逃往冀州，不久死去。袁绍死后，曹操出兵河北，攻打他的两个儿子袁谭、袁尚。二袁数战皆败，曹军节节胜利，诸 将请求乘胜消灭二袁，郭嘉却劝曹操及时撤兵。其理由是：袁绍溺爱幼子，又不愿废长立幼，迟迟没有立嗣。现在袁绍已死，他的两个儿子定会为继承大业而相互争斗。如果我军现在就攻打二人，他们就会团结一致来对抗我军，我军恐怕一时难以取胜。
不如我军暂时撤围班师，佯装南下远征刘表，等他二人斗得精疲力尽时，再回师进攻二袁，这样就可以一举消灭他们。曹军撤离后不久，大军就南下荆襄，做出远征刘表的势态。果然不出郭嘉所料，曹军刚到西平附近，袁氏兄弟就为争夺地位而大打出手。袁谭被袁尚击败，困守平原，走投无路，派辛毗向曹操请降。曹操立即带兵回师北上，打败袁尚。
204年，又镇压了降而复叛的袁谭，驱逐了袁氏在河北的势力。袁尚、袁熙(袁绍的另一个儿子)率残部逃往乌桓。为了巩固曹操在河北的统治，郭嘉又建议曹操大量征用河北的地主名流到许州供职，实行减免赋税的政策来收揽民心，使河北逐渐成为曹操统一北方的稳固后方。郭嘉也因在平定袁氏战争中的卓越贡献，被封为洧阳亭侯。征乌桓袁尚、袁熙逃到乌桓后，经常伙同乌桓来侵扰北方边境，袁氏在河北的残余势力也时常发动叛乱，配合袁氏兄弟的行动。
曹操有心进攻乌桓，彻底消灭袁氏兄弟来消除隐患。但众人都认为：大军一旦远征乌桓，刘表刘备会乘机出兵进攻许都。郭嘉对曹操说：“主公虽然威名震天下，但乌桓以为他们地处偏远，山川险要，交通不便，肯定想不到我们会去攻打他们，因此不会预先防范。我们乘其不备，一定会消灭他们。何况从前袁绍在河北时，对他们十分宽厚，袁氏兄弟才会逃往乌桓。
由于袁氏兄弟决不甘心放弃河北，他们会借口为袁绍报仇而鼓动乌桓大举进犯。河北的军民是迫于无奈而服从于您，与盘踞河北几十年的袁氏父子相比，您对河北军民的仁惠远比不上袁氏。如果现在不彻底消灭袁氏余孽，一旦他们借助乌桓的力量大举进犯，而河北忠于袁氏的旧部又纷纷响应，那河北就不是主公您的了。至于说刘表，重用刘备实属迫不得已，刘备不会对他尽心尽力，所以不必为他们偷袭而担心。
”于是曹操就下定决心，在建安十二年(207年)，率大军远征乌桓。由于路途遥远道路崎岖，大军行进十分困难，到易州时，曹操就打算撤兵。郭嘉对曹操说：“兵贵神速，我军因粮草辎重太多而无法快速前进，一旦被乌桓探得消息，那就无法收到奇袭的效果。不如留下粮草辎重，率轻骑日夜兼程迅速出塞，出其不意，攻其不备，才能收到奇袭的效果。
