公元１９２年正月至三月间，公孙瓒上书朝廷列举袁绍十大罪状，率得胜之师兴兵问罪。两军会战于界桥南二十里，史称“界桥之战”。
公孙瓒一方以步兵三万为方阵，骑兵一万为左右翼，中军以白马义从为左右两校，浩浩荡荡向袁绍杀来。而此时的袁绍仅有步兵数万，唯一能依仗的救命稻草，就是来自凉州的大将麴义。
此人早年和羌人作战，熟知克制骑兵的战法，此战他率领八百步兵手执大盾立于一线，左右配置千张强弩，静候敌人的到来。
战事一开，公孙瓒先派骑兵全面出击，准备一举踏破麴义的防线。麴义不为所动，让士兵安静的伏在大盾后面，等到骑兵还有数十步远的时候，所有人同时起身，扬尘蔽日，大啸冲锋，两翼的千张强弩也雷鸣一般同时发射！公孙瓒的骑兵应弦而倒，死者上千，大将冀州刺史严纲当即阵亡，于是全军败退。麴义随后掩杀，一直追过界桥杀入公孙瓒的大营，将他的余部杀得四散奔逃。
袁绍随后率军追击，距离界桥十余里，眼见公孙瓒已破，于是下马解鞍，不复防备，左右只有强弩兵数十人和大戟士百余人。突然公孙瓒的两千离散骑兵杀到，将袁绍团团围住，弓矢如雨点一般射了过来。袁绍和田丰躲入残垣之中，坚守待援。直到麴义杀了回来，这才捡回了一条命。
界桥之战，是东汉末年各地诸侯争夺地盘明显化的第一次会战，也是步兵、弩兵配合战胜骑兵的经典战例。此战最终以袁绍的胜利告终，但公孙瓒也并未遭到致命的打击，从此河北进入了双雄争霸的阶段。这时公孙瓒麾下尚有赵云、刘备等人，但由于自身的倒行逆施，这些人才又很快离他而去，在和袁绍的战斗中也渐渐处于下风。
公元１９３年冬，刘虞再也无法忍受公孙瓒的所作所为，亲帅十万大军包围了公孙瓒所在的蓟县。然而，刘虞本人根本不会打仗，他爱惜老百姓的茅屋不肯烧毁，于是公孙瓒招募死士，趁着北风纵火焚烧刘虞的大营。
刘虞大败而逃，公孙瓒乘胜追击势如破竹，一路杀到居庸县，三日城破，生擒刘虞和他的家眷。恰逢李傕郭汜入主朝廷，派使者加封二人官职以示拉拢，于是公孙瓒胁迫朝廷使者，以“前与袁绍等欲称尊号”的罪名将刘虞杀害，从此尽得幽州之地，进位前将军，封易侯，假节督幽、并、青、冀四州军事。
杀死刘虞之后，公孙瓒猛志益盛，开始营造自己的独立王国。当时流传着一首童谣：“燕南垂，赵北际，中央不合大如砺，唯有此中可避世。”公孙瓒认为这指的就是易河之畔、辽海之滨的易县，于是在此筑造了宏伟又恐怖的易京要塞。
这是一片由上千座高大碉堡组成的城塞，由外到内共有十圈一眼望不到头的壕沟。每一座碉堡的下面都有高达五六丈的土台，中央最高的土台高达十丈，那就是公孙瓒居住的地方。每一个碉堡里都驻守着士兵，如果要攻打公孙瓒居住的高楼，首先要突破外围十重的壕沟，还有数以千计的碉堡的狙击，当真是金汤之固，易守难攻。
然而，再坚固的城池，也无法守住崩塌的人心。自杀害刘虞之后，公孙瓒继续排挤士人，任用富户商贾，使得地方的共同体秩序土崩瓦解，加重了土地兼并；建造易京又大兴土木，使得被欺压被盘剥的老百姓更加不堪重负，终于激起了有识之士的反抗！
公元１９５年，刘虞之子刘和逃到了袁绍那里，刘虞旧部鲜于辅举起义旗，推举阎柔为乌桓司马，召集胡汉之兵数万人，于潞县之北大破渔阳太守邹丹，斩首数千。乌桓峭王苏仆延也联合族人和鲜卑共七千余骑兵，随同鲜于辅迎接刘和北上。