逃走。袁術親自率軍前來交戰。

劉備分兵三路：朱靈、路昭在左，關羽、張飛在右，自己親自率領中軍。與袁術相見後，劉備在陣前大罵袁術反逆不道，並奉皇帝詔令前來討伐。他要求袁術束手就擒，以免受更嚴厲的懲罰。袁術回罵劉備是織蓆編鞋的小輩，怎敢輕視他！於是指揮軍隊衝殺過來。

劉備暫時撤退，讓左右兩路軍隊殺出。這一戰殺得袁術軍屍橫遍野、血流成河，士兵逃亡不計其數。袁術的軍糧草料又被嵩山的雷薄、陳蘭劫走。他想返回壽春，但又被群盜襲擊，只得停留在江亭。此時他身邊只剩下一千多名老弱殘兵。

當時正值盛夏酷暑，糧食斷絕，只剩下三十斛麥子供軍士分配。由於家人沒有食物，許多人餓死。袁術嫌飯粗糙難以下嚥，於是命令廚師取蜜水止渴。但廚師回答說：“只有血水，哪有蜜水！”袁術聽後坐在床上大叫一聲，吐血而死。這是建安四年六月的事情。

袁術死後，他的侄子袁胤帶著靈柩和家屬逃往廬江，但被徐璆全部殺死。徐璆奪得袁術的傳國玉璽後前往許都獻給曹操。曹操非常高興並封徐璆為高陵太守。至此玉璽歸曹操所有。

劉備得知袁術已死的訊息後上表奏報朝廷並寫信告知曹操讓朱靈、路昭返回許都留下軍隊保衛徐州。他自己則親自出城招撫流散的百姓恢復生產。

朱靈、路昭回到許都向曹操覆命說劉備留下了軍隊。曹操大怒想要斬首二人但荀彧為他們求情說權力已經歸劉備所有二人也無能為力。於是曹操赦免了他們。荀彧又建議曹操寫信給車胄密謀對付劉備。曹操採納了他的建議暗中派人去見車胄傳達密令。

車胄隨即請陳登商議此事。陳登提出可以在劉備回城時設伏擊殺他的建議並表示自己可以在城上射住劉備的後軍以確保成功。車胄同意了這個計劃。

然而陳登回去後卻將此事告訴了他的父親陳珪。陳珪命令陳登先去通知劉備。陳登於是快馬加鞭趕去報信正好遇上關羽和張飛將情況告訴了他們。原來關羽和張飛已經先回到徐州而劉備還在城外。

張飛聽說要廝殺便想要立即行動但關羽制止了他並提出了一個計策：趁夜假扮成曹軍到徐州引車胄出城迎接然後趁機殺了他。張飛同意了這個計劃。

當夜三更時分關羽等人帶著原本就有的曹操旗號衣甲來到徐州城邊叫門。城上守軍問是誰關羽等人回答是曹丞相差來張文遠的人馬。車胄得知訊息後急忙請陳登商議對策但陳登此時已經不在城中。

車胄猶豫不決擔心有詐但又怕真的是曹操的人馬於是上城回話說天黑難以分辨等到天亮再見。但城下的人卻回答說只怕劉備知道此事要求立即開門。車胄無奈只得披掛上馬帶領一千名士兵出城迎接。

當車胄跑過吊橋時只見關羽提刀縱馬直迎上來大叫：“匹夫竟敢欺詐要殺我兄長！”車胄大驚失色交戰不到幾個回合就遮攔不住撥馬往回逃。當他逃到吊橋邊時城上的陳登亂箭射下他只得繞城而逃。關羽緊追不捨手起一刀將車胄砍於馬下割下他的首級提回城上高呼：“反賊車胄已經被我殺了！眾人無罪投降免死！”眾軍士紛紛倒戈投降徐州軍民都安定了下來。

關羽將車胄的首級拿去迎接劉備，詳細敘述了車胄想要加害劉備的事情，並且告知車胄已經被斬首。劉備聽後大吃一驚，說：“如果曹操親自前來，我們該如何應對？”關羽回答說：“我和張飛會前去迎戰。”劉備對此深感懊悔，隨後進入徐州城。

徐州城的百姓和父老們都跪在道路兩旁迎接劉備。劉備進入州府後，立刻尋找張飛。張飛已經將車胄全家殺盡。劉備對張飛說：“我們殺了曹操的心腹之人，他肯定不會善罷甘休。”陳登此時站出來說：“我有一個計策，可以退去曹操的軍隊。”