此时，河北的农民起义军黑山军兴起。黑山军首领于毒、白绕、眭固等，率领部众十余万人，侵入袁绍控制下的魏郡、东郡，来势凶猛。东郡太守王肱根本不能抵御，黑山军严重威胁了冀州的安全。袁绍派遣曹操抵抗黑山军。曹操率领军队进入东郡，在濮阳打败了白绕率领的黑山军。袁绍因此上表汉献帝，以曹操为东郡太守，郡治东武阳（今山东省朝城县东南）。曹操有了自己的根据地，为以后的进一步拓展实力范围，增强自身力量，奠定了良好的基础。
初平三年（192年）春，曹操军屯驻在顿丘，黑山军于毒等进攻东武阳。曹操于是引兵向西行入山，进攻于毒等人的根据地。于毒得到消息，放弃了对东武阳的攻击，回山中驻守聚地。曹操又遮拦突击了眭固所部，在内黄又攻击了匈奴“於夫罗”，都大胜而还。
夏四月，司徒王允与吕布合谋杀死了董卓。董卓的部将李傕、郭汜等，杀了王允，进攻吕布。吕布失败后逃走，向东退出武关。李傕等人于是把持朝政，朝廷又陷入一片混乱之中。
青州的黄巾军，有一百多万人之多，攻入兖州，杀死任城相郑遂，转入东平。兖州刺史刘岱想要用军队攻击黄巾军。鲍信劝他说：“目前的黄巾军有一百万人之多，声势浩大，老百姓都震惊恐惧，士兵都没有斗志，敌人的势力强大，不能抵挡。我观察贼兵的情况，发现他们其实是一帮乌合之众，没有组织，没有纪律，军中也没有什么辎重粮草，都是依靠外出掠夺作为军队的财用，这样的军队绝对不是精锐之师。现在我们的办法，应该养精蓄锐养士兵的精力，首先坚守城池不出，敌人对我，要战不得战，要攻却攻不破，长此以往，敌人的气势肯定会削弱，然后我选拔出精锐士卒，占据他们的要害之地，加以进攻，一定能击败他们。”可刘岱不听劝说，擅自带兵出战，结果被黄巾军所杀。鲍信和州吏万潜等，逃到了东郡，希望曹操来当兖州牧，主持战局。曹操于是领兵在寿张的东境进攻黄巾军。不久，鲍信力战而死。曹操用尽兵力奇计，才险胜黄巾军。曹操悬赏想找回鲍信的遗体，但是没能找到，于是就刻了一个和鲍信容貌相像的木人，供大家祭拜。曹操军追击黄巾军于济北，黄巾军被迫投降。当年冬季，曹操接受黄巾军投降的士兵三十余万人，百姓男女百余万口，曹操吸收其中精锐，命名为青州兵。收编了青州兵后，曹操的实力大增，以前兵源不足的问题一下子得到了解决，而且青州兵是经过精心挑选加以训练的，所以他们的战斗力很强。在这之后，曹军的主力便是青州兵，曹操的事业也因为对青州兵的收编而跃上一个新的台阶。