曹操点头道：“子翼所言极是。传令下去，暂缓追击袁绍，全力围剿袁术残部！”
袁术率领亲信突围后，本想逃往南阳，却被曹仁军一路追击，麾下士卒越来越少。当逃到蓝田县时，袁术身边只剩下不到一千人，且个个疲惫不堪，粮草断绝。曹仁率领士卒追上后，将袁术团团围住，劝其投降。
袁术看着围上来的曹军，眼中满是绝望，却依旧不肯投降，怒吼道：“我乃袁家嫡系，岂能向曹操小儿投降？”他手持宝剑，想要拼死一战，却被曹仁麾下的将领一箭射中肩膀，倒在地上，被士卒生擒。
至此，袁氏兄弟的大军被彻底击溃。曹军大获全胜，缴获了大量的粮草、兵器和马匹，其中包括袁绍军的十万石粮草、五万件兵器，以及袁术军的三万石粮草、两万件兵器，还有数千匹战马。曹军的实力大幅提升，士卒人数也扩充到了八万余人。
次日清晨，曹军打扫战场，将俘虏的袁氏士卒押回长安。曹操下令，对投降的士卒区别对待——愿意加入曹军的，一律给予粮草和甲胄，编入军队；不愿加入的，发放路费，让其返乡。这一举措赢得了投降士卒的好感，大部分士卒都选择了加入曹军，进一步扩充了曹军的兵力。
袁术被押回长安后，曹操亲自审讯。面对曹操的质问，袁术依旧狂妄自大，破口大骂：“曹操小儿，你不过是个宦官之后，也敢审讯我？我乃袁家嫡系，迟早会夺回天下，将你碎尸万段！”
曹操冷笑一声，下令将袁术打入大牢，听候发落。苏羽向曹操建议道：“主公，袁术野心勃勃，若留着他，恐会被其党羽营救，再生祸端。不如将其赐死，以儆效尤，同时震慑天下诸侯。”
曹操点头同意，当即下令，赐袁术毒酒一杯，了结其性命。袁术死后，曹操以天子的名义，下令通报天下，历数袁术的罪状，同时宣布袁绍勾结袁术，意图谋反，号召天下诸侯共同讨伐袁绍。
平定袁氏兄弟的大军后，曹操彻底掌控了长安的局势。他对长安进行了全面的整顿：任命官员，治理地方；开仓放粮，救济百姓；修缮城墙，巩固防务；整顿军备，训练士卒。在曹操的治理下，长安逐渐恢复了往日的繁华，百姓安居乐业，百官各司其职，局势日益稳定。
随后，曹操以天子的名义，颁布诏书，号令天下诸侯。他