现在，曹操思考着下一步的行动。
南皮之战结束后，袁熙和袁尚仓皇出逃，袁绍当年为了笼络蹋顿，曾经学了回西汉的皇帝，在袁氏家族里找了个长得漂亮的姑娘收为义女，把她嫁给了蹋顿。袁熙和袁尚不大清楚蹋顿还认不认这门亲，但目前已走投无路，只好硬着头皮试试了。
没想到蹋顿对袁家很有感情，把袁熙和袁尚还当自家兄弟看，眼见他们落难，立即慷慨地伸出援手，把他们接到自己的地盘上。乌桓是游牧民族，走到哪儿抢到哪儿，没有稳定的根据地，他们目前活跃于幽州刺史部以北的广大草原地区。
袁熙和袁尚并非空着手去投蹋顿的，他们走的时候裹胁了10万多户幽州、冀州的军民，强迫他们迁往乌桓控制区。这是一份厚礼，也是他们今后在乌桓人那里说话的本钱。这些年来蹋顿每次南下侵掠内地，都要劫持内地的军民到草原上来，前后累计也有10万多户。
有了这20多万户内地军民，乌桓人的势力大增，加上袁氏兄弟在幽州一带仍然有一定影响力，乌桓族的蹋顿部落有慢慢坐大的势头。
曹操的眼睛也始终紧盯着袁氏兄弟，因为他深知袁氏在北方经营多年，与少数部族首领有很深的交往，说他们随时会卷土重来，一点都不是杞人忧天。
袁熙和袁尚的年龄不详，曹操比他们的父亲袁绍小了大约10岁，这个年龄差距可以视为同代人，也可以视为两代人，曹操主动与袁谭结为儿女亲家，可见在他的心目中袁绍更倾向于是上一代人，而把袁熙和袁尚视为同代人。他们现在都处在最为成熟、精力也最充沛的时期，必然不甘心一辈子待在草原上当个牧马人。
但并非所有人都看到了这一点，当袁氏兄弟逃到乌桓人那里时，曹操身边的大多数人都松了口气，认为北方的战事可以告一段落了。持这种观点的人不在少数，包括曹操身边的一些武将和谋士在内，都认为袁熙和袁尚不可能再掀起什么大浪来。
可是，曹操本人并不这样看，曹操觉得北面还有仗要打，并且是大仗、恶仗，对此他丝毫没有掉以轻心。建安十二年（207）2月，曹操返回邺县，立即把北征计划提了出来，让部下们讨论。
大多数人对此时大举北征持反对意见。哪些人反对史书并未详细记载，只是说很多人都这么认为，看来人数不少，并且以武将为主。持这种观点的人认为，袁尚只是个亡虏而已，乌桓人贪而不亲，袁尚在那里不会得到什么发展，如果现在远征，刘表必然趁机袭击许县，要真是那样的话，后悔都来不及了。
大家提出与其北征不如南征，趁着兵强马壮，挥师直驱荆州，征服刘表，而北方二袁及蹋顿、公孙度之流要么主动投降，要么自生自灭，根本不用理它。只有郭嘉、史涣等少数人持不同意见，他们赞成此时北征，其中郭嘉的态度最坚决，他认为刘表不过是一个喜欢坐着空谈的人而已，他知道自己不如刘备，跟刘备之间虽然合作，但关系很微妙，对于他们不必过于担心，即使现在举全国之兵远征乌桓，也可确保无事。
建安十二年（207）春天，北征乌桓之役正式开始了。
乌桓人生活在幽州刺史部以北的广大地区，大本营叫柳城，这个地方具体在哪里，至今仍有争论，一般认为它位于今辽宁省朝阳市西南。曹军主力由邺县远征柳城，路途遥远，关山阻隔，困难重重。但对曹操来说，这是一场精心准备的远征，为此他已耗费了数年时间，花费了巨大的人力和物力进行准备，所以势在必得。
这一仗当然要由曹操亲自率队，他带上了曹军中最有战斗力的几支队伍，包括张辽、徐晃、张郃、曹仁、张绣所部，还有曹纯统率的虎豹骑，韩浩、史涣等人统领的中军，参谋人员以郭嘉为首。这些将领和谋士其实对乌桓并不熟悉，对少数部族的生活习惯、人文地理也很陌生，好在曹操手下不缺少这方面的人，鲜于辅、阎柔和牵招都长期生活在北方，长年同乌桓人打交道，这一次远征当然离不开他们的帮助。
曹操还有一个特别的安排，他想借机锻炼一下几个儿子。曹昂死后卞夫人所生的三个儿子在诸子中最年长，其中曹丕21岁，曹植16岁，曹彰介于二人之间，具体年龄不详。上次西征并州曹操让曹丕留守邺县，这次也一样，他让曹彰和曹植随征。
曹彰字子文，在诸子中他是最与众不同的一个，不仅因为他不爱文而爱武，从小擅长骑马射箭，臂力过人，胆子特别大，敢徒手与猛兽搏斗，而且单从外表就能看出来他是个“异类”，他生有黄胡须，被曹操称为“黄须儿”。
大军向北进发，开始较为顺利，很快推进到了幽州刺史部境内。过易水时，曹操特意考察了公孙瓒当年在这里修筑的那些超级城堡。尽管现在这些庞大的建筑早已荒败，但依稀能看见当年这些工程是如何的坚固。
这时，郭嘉向曹操提出建议：“兵贵神速，如今要赴千里之外袭击敌人，辎重太多不利于机动，时间长了敌人会知道，早做防备。不如把辎重留下，轻兵兼程，快速推进，以掩其不备。”曹操接受了郭嘉的建议，从各部抽选出精兵，全部骑马，加上虎豹骑组成快速纵队向北进发，其他部队留在幽州刺史部一带作为后援。
曹操亲自率快速纵队向北疾进，即将进入无终县境内。汉末的无终县即今天津市蓟县，曹操听说这里有个人很有影响力，而且对北边的情况特别熟悉，如果能把他请出来帮忙，此次北征至少成功了一半。
这个人名叫田畴，他曾是刘虞的部下，公孙瓒杀刘虞的时候田畴曾冒险为刘虞哭丧，公孙瓒差点杀了他，但田畴的义举深得人心，公孙瓒不敢贸然加害，把他放了。田畴对时事彻底失望，就带领本族的人以及自愿随行的乡亲们共数百人进入老家无终县北部的无终山里，想避开乱世，开辟另外一种与世无争的生活。
他们在山里选了一处相对平坦的地方建屋舍，然后开垦土地，发展生产，过上了自给自足的日子。虽然比较清苦，但没有战乱的烦扰，倒也自在。这种生活比后世幻想中的桃花源还早了数百年，吸引越来越多的人进入山里，随他们定居，最后发展到了5000多户，在当时相当于规模挺大的一个县城。在这个世外之城里，大家推举田畴为首领，他们自订乡约开展自治，制定了简单的法律和婚嫁之礼，开办学校，各项事业发展得十分兴旺，民风淳朴，道不拾遗。
无终山处在乌桓人控制区与内地交界处，乌桓人经常侵入内地，抢一把就走，无终山也很难幸免，田畴很生气，立志找机会痛击乌桓。他把年轻人组织起来，开展军事训练，打击入侵者。
袁绍灭掉公孙瓒，也算是了却了田畴的一个心愿。袁绍派人送来了将军的印绶，想收编田畴并请他出来做事，但被田畴婉拒。袁绍死了，袁熙、袁尚逃到北方一带，又派人来试图征召田畴，给出的条件更优厚，但田畴仍然不为所动。在大家看来，田畴已经打定主意在这山里过一辈子了。
曹操去请田畴，并没有明确给田畴一个什么样的职务，相对于当年袁绍父子送来的将军印绶，曹操的这次征召缺乏吸引力。然而田畴一听说曹操召唤，完全变了一个态度，立刻动身赶来了。对田畴态度的转变，身边的人有点不理解：“过去袁绍父子仰慕您，三番五次派人来请，您都不答应。为什么曹公的使者只来了一次您就爽快答应，并且还那么主动，一副争先恐后的样子？”田畴听完笑了笑，神秘地说：“这些不是你们能理解的呀！”
田畴的家在北部边疆，经常受到乌桓、鲜卑、匈奴人的侵扰，在他的内心里保土守疆的使命感很强。他早年倾心于刘虞就是因为刘虞在处理北部少数民族问题上做得很好，维护了边疆地区的安宁。他对袁绍父子没有好感，是因为袁绍父子与乌桓人走得很近，互相利用，这让田畴无法苟同。
田畴之前没有跟曹操接触过，也没有跟曹军打过仗，他对曹操的了解是比较有限的，但曹操带大军是来打乌桓人的，仅这一点对田畴就很有吸引力，至于官位高低，对于田畴这样对功名利禄毫无兴趣的人来说，是没有什么意义的。田畴来见曹操，之后被曹操任命为司空户曹掾，曹操还与田畴进行了一番长谈，这次谈话看来让曹操很满意，因为田畴这个处长只当了一天，第二天他就接到改任的命令，命令中有一句话：“田畴先生不是我可以任以为吏的呀！”
古时官和吏是有明确区分的，司空府的处长权力再大，也是吏的身份，是丞相聘任的属官。曹操觉得对于田畴这样有大德的人，自己聘任他为属吏不够尊敬，于是让幽州刺史推举田畴为茂才，取得了成为朝廷正式官员的资格，然后拜田畴为蓨县县令。
曹操命田畴不用去赴任，而随军行动。
快速纵队随即进抵无终县。
再往北就是乌桓人的活动区了，这时正是夏天，下起了大雨，一连下了好长时间，结果坏事了。自古以来由蓟县、无终县一带进入东北地区只有两条路可走，一条是所谓的滨海道，穿越幽州刺史部的辽西郡境内，即今辽西走廊。这条路现在还是交通要道，在这条路上有天津、唐山、山海关、葫芦岛、锦州等重要城市。
但是如果摊开东汉的地图，就会发现辽西郡所属的14个县都不在这条线上，这说明当时这里很荒僻，因为这一带当初地势比现在还低，一下大雨容易积水，实际上变成了一片泽国，说水浅吧它无法通车马，说水深吧又不能通舟船，阻断了南北交通。另一条道路在西侧，由徐无过卢龙塞直驱柳城，也就是从今天的喜峰口到冷口一线。西汉时期与匈奴人作战频繁，这条道路主要为保障战事需要而开辟，但东汉以后随着战事转向西北地区，这里逐渐被废弃了，最后变成人迹罕至之地。
这条道路不仅艰险，而且出了山以后还要面临500多里的不毛之地，直到越过白檀、平冈才好走一点儿。这条路真正走过的人少之又少，田畴建议：“现在蹋顿认为大军到达无终以后，面对道路泥泞难行的情况只好不进而退，必然防备松懈。如果我们表面上说回军，暗地里越过卢龙、白檀等险地，出其不意，蹋顿一定可以不战而擒！”
曹操大喜，采纳了田畴的建议，佯装要回师，还在路边立了个大木牌，上面写着：“如今是暑夏，道路不通，暂且等到秋天再来进军。”蹋顿派出的侦察兵看到了，以为曹军真的要回家避暑去了，迅速向蹋顿报告。
曹操命令田畴及其手下人为向导，悄悄开进如今辽西走廊西侧的燕山山脉中，当时它被称为徐无山，沿着西汉时期开辟出的小路直抵卢龙塞。卢龙塞即今长城沿线著名的要塞喜峰口，位于徐无山脉的最东面，坐落在梅山和云山之间，这里周围是一片低山丘陵，由南向北地势迅速抬升，形成突兀的地形，从而成为一处险地。
滦河那时候称濡水，穿徐无山而出，形成了天然的河谷，成为南北往来的通道，卢龙塞扼守着进出的咽喉，是兵家重地。由于有田畴及其部下做向导，曹军顺利越过了已经荒废的卢龙塞，再往前道路更不好走了，曹操带来的都是骑兵，曹操命令他们暂时改成工兵，一边填山开路，一边艰难前行。就这样，终于越过了平冈、白檀，到达了白狼山附近，深入到了乌桓人的腹地。
直到这时，蹋顿仍然没有察觉。