袁紹要與公孫瓚決戰，必須過一道難關：白馬義從，這又幾乎是不可能實現的。
漢末的幽州鐵騎是騎兵中的精銳，「白馬義從」又是幽州鐵騎中的精銳。在公孫瓚的多年經營下，這支雄師百戰百勝，令敵人聞風喪膽。烏桓人之所以願意歸順，與其說是給劉虞面子，不如說是被這支鐵軍打怕了。
公孫瓚可以調用的總兵力有十萬人左右，除了「白馬義從」之外，在其他部隊里騎兵所佔的比例也比較高，這與幽州跟北方少數民族地理相近有關。袁紹一方的主力大都是韓馥原來的人馬，雖然張、義、顏良、文丑都是一流的猛將，但都是歸順不久，忠誠度尚待考驗，萬一戰場上出現失利的情況，他們會不會落井下石還不太好說。
相比較而言，義投奔自己比較早，與韓馥曾經徹底翻臉，可靠度較高，關鍵時候可以委以重任。
袁紹人馬數量不足，要守的地盤很大，能集中起來作戰的也就三四萬人左右，而且騎兵太少。在華北平原這樣的開闊地帶，用步兵打騎兵，人數又不佔優勢，勝算實在很小，更何況敵人擁有「白馬義從」這樣的戰場終結者。
讓袁紹頭疼的還不止這些，有情報顯示，公孫瓚跟黑山軍的張燕聯繫上了，同時還策反了剛剛歸順袁紹的張楊和南匈奴單于於扶羅。公孫瓚又跟徐州刺史陶謙建立了聯繫，加上老盟友袁術，袁紹基本上算是四面楚歌了。
所以，當公孫瓚以公孫越之死為由南下興師問罪時，袁紹確實很緊張，趕忙把自己兼任的渤海郡太守一職讓給公孫范，用割地的辦法先把公孫瓚哄了回去。
在袁紹的陣營里，只有曹操在兗州方面進展順利，但曹操此刻又不能動，他承擔著監視袁術、陶謙等人，護衛冀州南線的重任。袁紹整天跟沮授、田豐、逢紀、許攸等智囊一塊商議，試圖找到一條破敵之策。
袁紹還在冥思苦想之中，公孫瓚那邊已經等不及了，他先發布了一個「討袁檄文」，然後調集大軍向冀州殺來。
這份「討袁檄文」寫得挺下功夫，列舉了袁紹的十大罪狀，這些罪狀里有歪曲事實和無中生有，有誇大其辭和造謠中傷，但也有實事求是。罪狀主要是：
一、製造了董卓之禍（袁紹確實負主要責任，但並非全部責任）；
二、不反抗董卓，置天子於不顧，是為不忠（這個大家都有責任）；
三、起兵反抗董卓卻不告訴家中長輩，使家族五十多口喪命，是為不孝（這個應該是董卓的責任）；
四、起兵兩年來不對付敵人，只顧壯大自己（這倒是事實）；
五、指使韓馥另立新君（這個也是事實）；
六、信任一個叫崔巨業的江湖騙子、算命先生，打仗也要挑好日子，缺乏大臣的風範（人家喜歡，關別人什麼事）；
七、殺害有功之臣劉勛（劉勛是誰沒查出來，以後曹操手下有個劉勛，但肯定不是此人，袁紹該不該殺他，待考）；
八、向別人要物資，給得不夠翻臉就殺人（沒有具體線索，不好判斷真偽）；
九、身為賤妾之子，還要與嫡出的後將軍袁術相爭（揭人家的隱私，不厚道，而且這是袁家的私事，不關別人的事）；
十、派周昂攻打孫堅，致使孫堅的討董大業失敗（雖屬事實但有些誇張，周昂不去搗亂，袁術、孫堅的討董大業也難以成功）。
在進行了強大的輿論宣傳之後，初平二年（191年）底，公孫瓚親率大軍南下，屯兵於界橋。次年初，袁紹整頓人馬也開到了，兩軍在界橋以南二十里的地方擺開戰場。
兩軍對陣，公孫瓚一方陣容齊整、甲盔鮮明、旌旗飄揚，很有氣勢，尤其是隊列正中的「白馬義從」，更是令人聞風喪膽。對面的袁軍卻擺出了一個奇怪的陣形，也許是來不及訓練，也許不善於打這樣的陣地戰，袁軍列於正中的只有八百名步兵和一千多弓箭手，身後隱約有二三萬人，隊列不整，鬥志不高。
那一刻，公孫瓚的嘴角一定露出過一絲輕蔑的微笑，他太熟悉這樣的打法了，打張純、打青州黃巾軍，包括打烏桓都是這樣的打法：號令一發，他的「白馬義從」會風捲殘雲般殺過去，下面的事就只等後續部隊上去給敵人收屍了。
公孫瓚抽出指揮刀在空中划出了一道果斷且優美的曲線，隨後下達了總攻的命令。
數千「白馬義從」席捲而出，馬蹄聲如悶雷，夾著數千人的嚎叫，彷彿不用刀劍僅憑這嚇人的氣勢就足以把任何敵人撕個粉碎！
當敵人的鐵騎呼嘯而來時，袁軍的隊形仍然沒動，但列隊於最前面的八百名步兵突然伏下身子，用隨身攜帶的皮盾蒙住身體，然後一動不動地等待敵人騎兵的到來。
敵人一點點近了，這些人仍然不動。「白馬義從」都是馬上的射箭高手，離對方還有一箭之地時，他們一邊衝鋒，一邊在馬上搭弓射箭，雨點般的箭支射向袁軍，但袁軍有皮盾相護，沒有人受傷。
說話之間，騎兵就到了，伏在皮盾下的這八百人突然躍起，騎兵們這才發現，他們手持一種樣子奇怪的武器向自己刺來。這些袁軍像是受過專門訓練，把這種武器用得很老練，無論刺人還是刺馬，一刺一個準，把把不落空。
這種武器是袁紹專門為「白馬義從」設計和定做的，叫做「大戟」，是一種帶鉤帶刺的長槍，有點像岳飛大破金人連環馬的鉤連槍。這的確是經過特殊訓練的隊伍，它的指揮官是義，他們是袁紹的殺手鐧和秘密武器，數月來他們秘密訓練，反覆模擬，為的就是這一天。他們被袁紹稱為「大戟士」。
「白馬義從」遭受了自誕生以來最殘酷的重創，但這才是惡夢的開始。守候在這八百名步兵後面的一千多名弓箭手早已為客人準備好了豐盛的禮物：弓箭。待敵人接近時，一齊怒射而出。
弓箭手通常會分撥輪換射擊，這意味著雖然可以僥倖躲過「大戟士」的重創，但隨之迎面而來的是由近距離射出的、密不透風的箭雨。威名遠揚、從未有過敗績的「白馬義從」成了袁軍弓箭手練習射擊的移動靶，紛紛被射落馬下。
「白馬義從」遭受到第一次、並且也是最後一次慘敗。此後，作為一個獨立完整的作戰單元，他們在戰場上消失了。
「白馬義從」神話般的覆滅震驚了公孫瓚的陣營。還在敵人錯愕的當口，袁紹即指揮後面的隊伍全線出擊。公孫瓚大敗，袁軍一路追殺，公孫瓚剛任命不久的冀州刺史嚴綱未及上任即戰死。
按理說這一仗可以就此結束了，但中間卻出了驚險的一幕，險些讓勝利的天平倒轉過來。
袁軍雖然得勝，但指揮系統和士兵的訓練可能真有問題。在追擊過程中，袁軍亂了章法，大家只顧追敵人，把主帥袁紹給忘了，此時袁紹跟前只有一百多人。在混亂中，他們與二千多敵人相遇，敗兵反而把獲勝一方的主帥團團圍住！
幸好對方不知道這裡面有敵軍主帥，所以攻擊並不激烈。袁紹指揮手下展開防衛，等待援軍的到來。
敵人開始射箭，情況十分危險。田豐跟袁紹在一塊兒，田豐拉著袁紹要到一處斷牆後面躲避，袁紹不僅不去，索性把頭盔也摔了，喊道：「是大丈夫何懼向前戰鬥而死（大丈夫當前斗死）！」
有人說袁紹是草包，有人說公孫瓚、董卓是一介武夫，也有人說劉表、陶謙沒本事。凡此種種，其實都是誤解，犯了「勝者王侯敗者寇」的經驗主義錯誤，以為只有最終取得勝利的人才有資格稱為英雄。
其實，能在風雲莫測的歷史舞台上嶄露頭角，能在群雄逐鹿中哪怕只是走個過場，都必然有過人之處。在袁紹的一生中，曾不止一次在危險關頭表現出大無畏的精神，事實證明袁紹不缺英雄氣，更不是貪生怕死之徒，關鍵時刻他能拉得出、頂得上，有時候也能打得贏。在危急關頭，他用行動給手下人做出了表率，激勵大家的鬥志。
在袁紹的帶動下，袁軍士兵拚死抵抗，袁軍的後援部隊也及時趕到，迅速化解了危機。界橋之戰雖然沒有全殲公孫瓚的主力，但給公孫瓚以重創。界橋之戰前袁紹處於挨打的局面，界橋之戰後，二人實力取得平衡，袁紹還逐漸佔據了上風，公孫瓚雖然在北方一帶還能活躍幾年，但已經沒有實力發動大規模的決戰了。
界橋之戰是以步兵戰勝騎兵的經典戰例，也是以少勝多、以弱勝強的典範，此戰的全勝，使袁紹打破了四面楚歌的被動局面，為最終統一北方各州奠定基礎。