兼任冀州牧。又招引冀州名士田丰为别驾，审配为治中，因为许攸、荀谌等人为谋士，于是占据冀州。冀州是当时最大的州，“百万大军，粮食可供十年”，一向是天下重资的地方。袁绍势力大盛，从这里向南占据黄河，北依燕、代，老虎看中原，在群雄割据中处于十分有利的地位。冀州牧韩馥让出掉冀州后，并没有因此得到安，不久逃到陈留太守张邈相处。袁绍派使者到张邈那里商议事情，韩馥认为将要谋害自己，自杀而死。
初平二年（191），公孙瓒的堂弟公孙越在与袁绍部下周昂交战时被飞箭射中而死。公孙瓒迁怒于袁绍，上疏陈说袁绍的罪恶，随即出兵进攻冀州（河北临漳县西南）。。双方由此展开一声争夺冀州的战争。当时公孙瓒大败黄巾军，威名正盛，领军进入冀州后，郡、县纷纷背叛袁绍归附。袁绍害怕他的声威，授予公孙瓒另一堂弟公孙范为渤海太守，公孙范到郡后反以渤海郡兵进攻袁绍。一个当时公孙瓒军队气势很盛。在这，公孙瓒委任他的部将严纲为冀州刺史，青州刺史田楷为，单经为交州刺史，又改设冀州治内郡县守令。第二年春天，袁绍亲自率大军返回公孙瓒，两军大战于界桥（今河北威县东）以南二十里的地方。公孙瓒率三万士兵排成方阵，又率领精锐骑兵一万匹，分别放在左右，袁绍命大将曲义率领精兵八百，强弩千张为前锋。公孙瓒轻视他的兵少，放任骑兵冲击，赵正义的军队埋伏在盾下，等敌人要来，同时响起，于是大败公孙瓒军，斩其大将严纲，获首级一千多。袁绍的军队乘势追击到界桥。两战，又大败的，打败了公孙瓒大营。公孙瓒大败，只好率军而回。当年十月，公孙瓒整军再次攻打袁绍，两军大战于龙凑（今山东德州东北）。，公孙述军队又被袁绍被打败。公孙瓒接连受挫，实力大为削弱，退回幽州（现在北京西南）。，没有力量再发动进攻。
初平二年（191）秋季，以于毒、白绕、眭固等为首的黑山农民军进攻魏郡（今河北临漳县西南）、东（今河南濮阳县西南）等地，东郡太守王肱不能抵挡。袁绍派当时正隶属于其他的曹操率兵进入东郡，借助发展自己力量。曹操在濮阳大败黑山军白绕部。袁绍表曹操为东郡太守，改设在东武阳（今山东曹县一带）。。第二年春天，曹操又在顿丘（今河南清丰西南）大败黑山军于毒部，在内黄县（今河南内黄县西北）大败黑山军眭固和正在东郡骚扰的匈奴于扶罗，平定束。曹操出兵以来苦于没有地盘，到这里有了东郡这一站脚的地方。
初平二年（191），益州（今四川德阳东北）牧刘焉