對曹操來說，好運氣一旦開了頭就擋也擋不住。
歷盡挫折的曹操，迎來了意外取得東郡和荀主動投奔的好事，不過這還沒有完，他的好運還在持續。這一次，給他帶來運氣的還是農民起義軍，不過不是黑山軍，而是青州的黃巾軍。
黑山軍東進的同時，青州黃巾軍也開始行動，這支隊伍人數眾多，號稱百萬以上，不過這一數字包括了所有隨軍家屬及後勤人員，真正能參戰的要少得多。
青州刺史焦和生性軟弱，一見到黃巾軍就跑了，袁紹馬上任命臧洪為青州刺史，跟公孫瓚任命的青州刺史田楷搶地盤。臧洪到任後，一改焦和的軟弱政策，主動尋求與黃巾軍決戰，黃巾軍連吃敗仗，不得不考慮戰略轉移。初平二年（191年）十一月，就在曹操就任東郡太守後不久，青州黃巾軍主力進入兗州境內的泰山郡，被太守應劭所擊破。
由此可見，青州黃巾軍人數雖多，戰鬥力卻一般。他們此後又進攻渤海郡，此時公孫瓚已經向這一帶發展，青州黃巾軍又受公孫瓚的攻擊，再打敗仗。
公孫瓚的老同學劉備就是這個時候走馬上任青州刺史部平原國太守的，他的任務就是來搶佔地盤，關羽、張飛等人跟隨著他。劉備也是在這個時候接觸了趙雲，趙雲深感劉備的情義，脫離公孫瓚追隨在他的左右。劉備擔任平原國相，前後大概有兩年左右。
趙雲轉投劉備，跟荀轉投曹操有點類似，公孫瓚和袁紹之所以沒有在意，事後也沒有影響到他們跟劉備、曹操之間的關係，原因在於此時無論劉備也罷，還是曹操也罷，名義上都是公孫瓚和袁紹的屬下，荀和趙雲相當於在同一個系統中內部工作調動。
還有一個重要原因是，此時的荀和趙雲還沒有嶄露頭角，並沒引起公孫瓚或袁紹的重視。
青州黃巾軍接連受挫，便想跟西邊的黑山軍聯合作戰，改變戰場上的被動局面，於是他們集合力量，向西面的兗州、冀州一帶殺來。於毒、白繞、眭固等人率黑山軍主力離開太行山區的基地，向東邊的河內郡、東郡進攻，配合青州黃巾軍的行動。
曹操打敗白繞後，黑山軍基本上撤出了東郡，曹操聲名大振。與東郡相距不遠的山陽郡豪族李乾和侄子李典率部眾投奔了曹操，曹操的實力進一步增強。
李典字曼成，此時才十八九歲，作戰勇敢，同時好學問，為人儒雅，敬賢士大夫，以後成長為曹軍的一員儒將，有「軍中長者」之稱。
初平三年（192年）春天，曹操率主力離開東武陽，駐紮在離戰略要地濮陽不遠的頓丘縣，此行目的可能是配合袁紹的軍事行動。袁紹奪取冀州後，與公孫瓚的矛盾激化，二人正在冀州北部和幽州一帶醞釀大決戰，為免後顧之憂，袁紹命令曹操護衛南線的安全。但曹軍一動，就出事了。
悄悄摸過來的黑山軍看到曹操率軍西進，於毒立即集結人馬進攻東武陽。
東武陽此時是曹軍的後方基地，家屬和糧草輜重都在這裡，於毒這一招既快又准，消息傳到頓丘，曹軍將士都慌了神。
根據史書記載，大部分人主張立即回師救援，曹操認為回師已晚，不如採取圍魏救趙的辦法，直擊黑山軍老巢，迫使黑山軍回兵。於是曹軍棄東武陽不顧，向西北進擊，直撲位於太行山南部的黑山軍基地。進攻東武陽的黑山軍聞訊果然撤兵，曹操又率軍在路上打了個漂亮的伏擊，擊敗眭固。之後，路上又遇到了剛剛歸順袁紹、但又趁袁軍北上而反叛的南匈奴單于於扶羅，曹操又將其打敗。
一個奇謀，兩場勝仗，東武陽之圍應聲而解，確實稱得上經典戰例。如果在地圖上復原一下此戰的路線，就會發現有諸多疑點。頓丘雖然在東武陽以西很遠的地方，但再往西去的太行山更遠，中間遠隔整個河內郡不說，敵人的老巢究竟在哪裡，也實在不好說。
黑山軍的組織很分散，黑山不是一座城池，也不是一個山寨，是一大片地域的統稱，曹操能長途奔襲的部隊頂多也就幾千人，用這幾千人去圍攻一大片山區，肯定不知如何下手。
而且黑山軍打起仗來老婆孩子都帶著走，所以一行軍就有幾十萬人，曹操抄人家的老窩，只是一廂情願的想法。如果真這麼打，東武陽之圍解不了，曹操先被人家抄了老巢。
可包括陳壽在內的著書者，都對這場運動戰講得清清楚楚、明明白白，不容懷疑。如果我們帶著疑問再翻一下史書，發現陳壽資料的來源是王沈的《魏書》，這一下就好理解了。作為親曹派史書的代表，王沈的《魏書》經常不失時機地誇大和渲染曹操的成就，有時不妨也搞點虛構和挪移。關於初平三年春天的這場「圍黑山救東武陽」的戰例，基本可以認為是虛構出來的。
真實情況是，黑山軍確實圍攻東武陽了，但在留守部隊的抵抗，東武陽一直沒有被攻下。黑山軍的優點是不戀戰，打得贏就打，打不贏就走，所以主動撤退。曹操在回師的路上遇到眭固所部，將其擊敗。至於在河內郡的內黃縣（今河南黃縣）迎戰於扶羅，如果有的話，可能是曹軍一部，不會是曹操親自率領的。
在黑山軍圍攻東武陽的同時，青州的黃巾軍也向這個方向運動，總人數（非總兵力）達百餘萬人。他們首先進入兗州刺史部的任城國，任城國相鄭遂被殺。消息傳到山陽郡的昌邑，在此據守的兗州刺史劉岱決定出兵迎擊。
濟北國相鮑信也在這裡，他勸劉岱不要冒進，鮑信的戰法是堅守，讓隊伍養精蓄銳（蓄眾士之力，先以固守），等敵人進退不得、糧草耗盡之時再出擊。劉岱不聽，非要率軍出擊，結果被殺。
劉岱死後，兗州八郡國處於群龍無首的局面，面對來勢洶洶的黃巾軍，當務之急是推出一個有實力、有能力的領頭人打退黃巾軍，保護地方安全，這是兗州本地官民們共同的願望。在這種形勢下，陳宮出場了。
真實的陳宮沒有在中牟當過縣令，更沒有「捉放曹」的那一出。陳宮字公台，東郡人，史書上說他「剛直壯烈，少與海內知名之士皆相連接」。他屬於地方的上實力派，說話有一定影響力，為了保衛家鄉不被塗炭，他聯絡一些地方知名人士物色新的兗州首腦，最後把目標鎖定在東郡太守曹操身上。
據《世語》說，陳宮親自到東武陽拜見曹操，說：「兗州現在沒有首領，我自告奮勇說服州中眾人，迎接閣下到州中，憑藉這裡奪取天下，成就霸王之業。」陳宮回到兗州又遊說州中官吏和士紳，鮑信第一個表示擁護，大家也跟著表示同意。最後，大家推選鮑信和州吏萬潛作代表，前往東武陽迎接曹操來就任。
這樣，曹操就任了兗州最高行政長官，不過不是刺史，而是州牧。曹操幾年前便擔任過濟南國相，品秩是二千石，刺史的品秩只有六百石，以曹操既往的資歷，擔任州牧是夠條件的。但這不是朝廷正式的任命，頂多算群眾集體推薦吧。
不管怎麼說，兗州牧曹操成為與劉虞、劉焉、袁紹等人並列的地方大員，而此時的劉表、陶謙等人還只是刺史，在名義上比州牧要低一些。
曹操就任後，立即整頓兵馬，準備與黃巾軍決戰。黃巾軍前無退路，後有強敵，拿出了拚命的勁頭，往日一打就跑的情況不見了，讓這場仗打得異常艱難，就連王沈在《魏書》中也不得不作如下記載：
一次，曹操率領一千餘人在戰場間巡視，突然遭遇黃巾軍主力的攻擊，手下一下子死傷近半，不得不撤退。黃巾軍不依不饒，繼續進攻，他們久經戰陣，士兵強悍，而曹軍隊伍儘是新兵，缺乏經驗，士氣也不高昂。曹操親自披甲持胄，身臨一線，嚴明軍紀，明確賞罰，士氣才稍稍提高。
這場戰役的高潮是壽張之戰，惡戰中曹操多次陷入危境，其中一次全賴鮑信的拚死抵抗才得倖免，而鮑信卻戰死了。
鮑信是曹操事業起步時期最忠實的戰友和最可靠的盟軍，對曹操充滿敬佩，多次給曹操以幫助。鮑信的戰死是曹操的一大損失，曹操極度傷心。鮑信死後連屍首都沒有找著，曹操下令懸賞尋找，仍然沒有找到，他只得讓人用木頭刻了一個鮑信的雕像來祭拜。
對手其實打得更艱難，黃巾軍慢慢有點招架不住，他們給曹操寫了一封信。在信中先套近乎，從曹操當濟南國相禁淫祠開始說起，說曹操的政治主張與他們太平道教義其實是一致的，然後勸曹操順應天道，不要與黃巾軍為敵。曹操不理，繼續攻擊，史稱曹操「遂設奇伏，晝夜會戰，戰輒擒獲，賊乃退走」。
黃巾軍向濟北國方向敗走，曹操指揮人馬追擊，黃巾軍沒有退路，只好請求投降。曹操接受了他們的投降，就地整編，組建了一支新的隊伍：青州兵。
根據陳壽等人的說法，這次受降共有降卒三十多萬，曹操組建青州兵的人數不詳，只說「收其精銳者」，如果十個裡面選兩個的話，也至少有六萬人以上。
其實不然，青州黃巾軍能作戰的士卒肯定沒有三十多萬人。曹操一下子也不可能增加六萬人的隊伍，比較可靠的數字，應該在二三萬人左右，這其實已經很可觀了。