经过在濮阳城外的一番较量后，曹操与吕布形成了相持之势。陈宫向吕布提出建议，利用城内富户田氏向曹操诈降，引诱曹操连夜攻城，趁机将其一网打尽。吕布依计而行，田氏派人来到曹操营寨。谋士刘晔认为这很可能是吕布、陈宫的计策，建议曹操小心行事。曹操便按照刘晔的建议，将大军分成三队，来到濮阳城下。
看到濮阳城头出现了与田氏约定的暗号后，曹操不顾李典的阻拦，亲自拍马入城。但等曹操来到城内州衙后，发现街道上空无一人，心知上当，慌忙下令撤退。此时，吕布伏兵四起，张辽、臧霸等人轮番杀出。曹军大败，曹操也在混乱中与其他人失散。已杀出重围的典韦发现不见了曹操，又单人独骑杀回城中寻找曹操，但却依然无法找到曹操的踪迹。
此时的曹操经过连番激战，不但依然无法突围出城，还在南门遇到了吕布。曹操只得以手掩面，企图纵马逃走。谁知吕布用方天画戟击打曹操的头盔，并追问曹操的下落。曹操灵机一动，随口说前面骑黄马者便是曹操。吕布抛下这位真正的曹操，去追哪位假曹操。
眼看吕布离去，曹操终于送了一口气，转向东门逃跑，并在此处遇到了典韦。典韦终于得以掩护曹操突围出城，但曹操却在突围途中被火烧伤，手臂须发受创严重。此后，曹操重整旗鼓，以诈死之策引诱吕布出战，并巧设埋伏将吕布击败。
小说中提到的此次濮阳之战，在历史上确有其事，时间是在献帝兴平元年(公元194年)，战事的经过也与小说非常相似。据《三国志武帝纪》及其注引《献帝春秋》记载，曹操围攻濮阳，城中大姓田氏施展反间计，谎称依附曹操，并火烧濮阳东门。曹操信以为真，亲自率兵进城，结果遭到吕布大军的伏击。曹操麾下青州军一触即溃，曹操猝不及防，只得在冒着火势突围而出。
在突围途中，曹操与吕布不期而遇。幸亏吕布不认识曹操，反倒问哪个是曹操，曹操趁机胡诌出“乘黄马走者是也”之语，吕布放过了真曹操，率部去追假曹操，这才让曹操侥幸逃脱。
虽然没有死在吕布的手里，但曹操在逃跑途中却被熊熊大火烧伤。《献帝春秋》称：“(曹操)驰突火出，坠马，烧左手掌。”此时，一位一闪即逝的曹军将领救了曹操的命。这个人名叫楼异，当时在曹操军中担任司马一职。《三国志武帝纪》载：“司马楼异扶太祖上马，遂引去。”这段史实与小说中的描述大相径庭。小说作者隐去了楼异这个人物，而将救主的功劳移植到了典韦的身上，目的非常简单，是为了突出典韦的形象。
与曹操经历的其他战事相比，濮阳之战可谓是最为凶险的一次。他竟然与汉末时期的头号猛将吕布狭路相逢，一旦与吕布动起手来，定然会小命不保，这也是吕布一生中最为遗憾之事。不过，这里还是有一个疑问，想当初曹操与吕布同在洛阳，并一起经历了宦官诛杀何进、袁绍歼灭宦官、董卓进京掌权等重大事件。在这数月之间内，吕布与曹操竟然没有见过面，导致吕布在濮阳之战中错失良机，这只能说是天意了。否则的话，汉末历史将彻底改写。