曹操征募得五千人马，比起董卓的三千余人在实力上更占优势。但是，董卓在朝中独揽大权，实力不容小觑。
董卓为了扩大自己的势力范围，想要笼络袁绍，就派他做渤海（今河北南皮东北）太守。袁绍趁机说动冀州牧韩馥，同时还联络了关东（函谷关以东）州郡，于初平元年（公元190年）正月共同征讨董卓。
各路诸侯纷纷前来响应，总共加起来有十七人之多。因为袁绍的势力最大，声望在外，大家都推选他为盟主，袁绍自称车骑将军，其他将领都被他以朝廷的名义授予了官职，曹操也在其中，被封为奋武将军。
同盟会上，大家都慷慨激昂地发誓，要除掉董卓，匡扶汉室。欢宴祭祀之后，袁绍针对当下的实力作了一下布署：袁绍跟河内（今河南武陟）郡守王匡驻军河内；冀州牧韩馥留守邺城（今河北临漳）负责后勤粮草供应；豫州刺史孔佃驻军颍州；兖州刺史刘岱、陈留郡守张邈、张邈弟广陵（今江苏扬州）郡守张超、东郡（今河南濮阳）郡守桥瑁、山阳（今山东金乡）郡守袁遗、济北国（今山东长清）相鲍信全部屯扎在酸枣（今河南延津）；后将军袁术则驻军鲁阳（今河南鲁山）。曹操虽然拥有五千余的军队，可没有属于自己的根据地，不得不受陈留郡守张邈的辖制，随他驻扎在酸枣。
各诸侯联盟的消息瞬间传入洛阳，董卓听后惊恐万分。他抓紧时间调集重兵加以防守，还不顾朝中大臣的反对，准备迁都长安（今陕西西安）。为了有足够的经济支撑，他设法把洛阳城的富豪都聚集到一起，随便安了个罪名便全部处死，然后没收了他们的财产，随后又把全城数百万的百姓都驱逐出去，前往长安落户。
洛阳城与长安相距二百五十多公里，路途遥远，董卓命步骑兵在后驱赶这些百姓，结果人们相互拥挤，不免出现踩踏事件，又加上数日的饥饿和恐慌，导致大家开始相互掠夺，沿途尸横遍野。董卓坐镇洛阳，纵火焚烧皇宫、官舍、民宅，顷刻间，繁荣豪华的东汉国都洛阳城就变成了一片焦土，鸡犬不留，一个月之后，汉献帝刘协终于在董卓军的挟持下，来到了长安。
而董卓坐镇洛阳，迎战联盟军。结果，联盟军虽人数众多，但各首领都是热衷于割据的军阀，彼此之间的合作意识薄弱，又恐怕董卓的凉州军削弱自己的军队实力，各怀异心，谁也不愿带头出击。
曹操分析了当前局势，认为此刻出兵机不可失，便要求联盟军立即出兵。他义愤填膺地说道：“我们诛杀篡逆，发动义兵，大军已经联盟，还有什么可迟疑呢？如果董卓利用皇帝的权威，困守洛阳，向东征讨，那么对百姓的暴虐也是残酷的，对我们的伤害也是巨大的。可是，如今董卓烧掉了皇宫，劫持了天子，四海之内，他已是亡命之徒，上天灭亡董卓的时候已到，大家一战就可以平定天下。”曹操慷慨陈词，情深意切，可无人响应。“你们不出兵，我出兵。”曹操义愤填膺地离开了聚会厅。当夜，他便召集夏侯惇、夏侯渊、曹洪、曹仁等商议，决定单独出兵。
第二天一早，曹操便带领人马，前往洛阳。张邈接到报告，对曹操又同情又敬佩，但为了保存自己的实力，只命卫兹带领一千人协助曹操。曹军抵达荥阳（今属河南）汴水，受到董卓部将徐荣的阻击。两军初次交锋，曹操因兵力薄弱，又是未经严格训练的新兵，后方又无援军，被打得落败而回。
曹操狼狈地逃回酸枣，看到那些联军首领整天只知吃喝玩乐，根本无心作战，感到非常气愤。他对张邈等人说：“如果大家能采纳我的计划，今天一定能击败董卓！请袁绍率河内部队，进逼孟津，酸枣的军队据守成皋（今河南荥阳），控制敖山——粮草所在地，封锁辕山岭（今河南偃师南）、太谷口，占据外围险要，然后请袁术率南阳部队，攻击井水、析县（今河南内乡北），直入武关（今陕西商县内）。各路大军兴筑高大坚固的城堡，严密防守，不跟凉州军团作正面冲突，而只派出游击部队，展示反抗力量的优越形势，静待董卓内部变化。我们名正言顺地讨伐篡逆，胜负立分。现如今，联军以正义为名号召天下，却迟迟不肯讨伐董卓，令我深感羞耻！”
然而，张邈等人并不认同这个方案，曹操对联盟军感到绝望，但又苦于自己的实力单薄，加上经过荥阳一战，曹操军士损伤太多，必须马上进行补充。于是，他就和曹洪、夏侯惇等前往扬州、徐州等地招募新兵。
随后，在扬州刺史陈温、丹阳（今安徽宣城）郡守周昕的支持下，招了四千余新兵。却不料，到龙亢（今安徽怀远西北）集合时，新兵发生了哗变，火烧了曹操的营帐，差点把曹操烧死。曹操从大火中冲杀出来，大部分新兵早已逃散，决心跟随曹操的只有五百多人。后来，在轾县（今安徽宿州西南）、建平（今河南夏邑西南）两地又重新招募到一千多士兵，加上曹洪的家兵和汴水之战剩下的士兵，约三千余人。曹操毫不气馁，带着这支军队，赶往河内，投奔袁绍去了。
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