建安三年(198年)，呂布再次反叛朝廷與袁術結盟，派高順、張遼攻打沛城，擊敗劉備。曹操派夏侯敦援救劉備，也被高順打敗，九月，高順等攻破沛城，俘虜了劉備妻兒，劉備敗投曹操。曹操於是親自率兵攻打呂布，大軍抵達下邳城下。曹操送了一封信給呂布，向他陳述禍福。呂布想投降，但陳宮等人由於自己對曹操負罪，極力反對，而且對呂布說「曹公從遠道而來，其局勢不能持久，將軍如果用步兵和騎兵駐守城外，我率領其餘人馬關了城門把守。曹操如果向將軍進攻，我帶領部隊從後面進攻曹軍;要是曹操只是攻城，將軍就從外面救援。用不了一個月，曹軍糧食全部用盡，發起進攻就可以打敗曹操。」呂布同意他的看法。呂布的妻子說「從前曹氏對待陳公台像對待嬰兒一樣無微不至，陳宮仍然丟下曹操投靠我們。現在將軍對待公台的好處並未超過曹氏，卻打算丟下全城和妻子兒女孤軍遠出嗎?一旦發生變故，我難道還能成為將軍的妻子嗎?」於是呂布作罷，但暗中派人向袁術求救，又親自率領一千多騎兵出城，打敗後退回城內，守住城不敢出去。袁術也不能援救。呂布雖驍勇剛猛，但少謀而心胸狹隘多猜忌，不用陳宮建議，諸將又各自猜疑，所以每戰多敗。
曹操圍攻三個月，決水圍城，呂布軍中上下離心，其部下侯成、宋憲、魏續反叛，縛了陳宮投降，呂布在白門樓見曹軍攻急，大勢已去，於是令左右將他的首級交給曹操，左右不忍，便於十二月癸酉下城投降。呂布被捆到曹操面前，對曹操說「我對手下部將可是夠厚道了，是他們臨時一起背叛我罷了。「曹操說你背著你的妻子，與你幾個部下的妻子私通，怎麼能稱為厚道呢?」呂布沉默不語。呂布曾要求鬆綁，曹操笑說「捆綁老虎不得不緊。」呂布又說「曹公得到我，由我率領騎兵，曹公率領步兵，可以統一天下了。」曹操頗為心動，但劉備在一旁說「明公您看見呂布是如何侍奉丁建陽和董太師的嗎!」呂布死前說「大耳兒劉備最不能相信!」最終呂布被縊殺，然後梟首。其部屬陳宮、高順亦拒降被處死，張遼則領兵向曹操投降。曹操下令將呂布、陳宮、高順的首級送往許都彰功，然後下葬。
若要談起呂布，白門樓恐怕是繞不開的。正是此地，讓我們這位萬人敵的人生終點有了落腳。《三國演義》大抵是這樣描述的曹軍水淹下邳，呂布坐困城中，心下鬱悶，與妻妾痛飲美酒，因酒色過傷，形容銷減，恰城外急攻時起彼伏，呂布連加夜班苦守，終於困頓，少憩門樓，不覺睡著在椅上，副將宋憲、魏續趁其酣睡，竟盜畫戟，然後用繩纏索綁，緊緊縛住，獻於曹操。不過，我們若翻閱相關史料，會發現事實其實是略有出入的。
《三國誌》是如下記載的「太祖(曹操)塹圍之三月，上下離心，其將侯成、宋憲、魏續縛陳宮，將其眾降。布與其麾下登白門樓。兵圍急，乃下降」，翻開《後漢書》，說法大致也是如此。也就是說，曹操數月圍城，呂佈陣營裡，確實發生了分化，只是，宋憲、魏續等人綁架的，並非呂布，而是陳宮、高順。至於呂布，眼瞧著形勢不對，是主動開城投降的。
緣何呂布要主動投降?其實，依當時的處境，兵敗被俘只是遲早的事，擺在呂布面前的，倒也有兩套方案。A方案，可以血戰一番，表個氣節，然後尋下城破時機，佯裝氣短，就勢倒下，順利被捕。至於B方案，就是索性打開城門，一個叩頭認錯，活路恐怕還是有的。選擇A方案，其實風險頗大，刀劍本是無眼，倘若曹軍的臨時工們，一心尋著貪個功勞，非要以命相搏，自己一個閃失，為飛來流矢擊中，豈不白白丟了性命。呂布尋思再三，心忖曹操正是廣納天下英雄之際，還是B方案來得穩妥。只是大門洞開，磕頭跪拜，姿勢難免不堪，即便留了性命，可此前積累的萬人敵的名頭，恐怕要碎了一地。於是，呂布尋思著要立這個牌坊，還得演一場苦情戲。
這場戲如何演，《後漢書》是這樣記載的「兵圍之急，令左右取其首詣操。左右不忍，乃下降」。也就是說，呂布喊來了一干心腹，仰天噙了一把眼淚道「兄弟們啊，出來混，遲早都是要還的，你們跟了我這麼多年，也沒撈著什麼好處，如今曹阿瞞那邊逼得緊，跑路估計也指不上了。要不，你們掂量一把我這人頭值多少錢，拿到曹操那裡，估計也能撈個一官半職吧。」人心都是肉長的，眼瞧著征戰多年的帶頭大哥如此發話，一干小弟們自然淚流滿面，連呼使不得，呂布瞧著群眾演員們都已入戲，順勢歎了一口氣道「兄弟們的心思，大哥怎能不懂，這樣吧，折個中，你們尋條繩索，把我綁了吧」。
其實，此番戲路，呂布原也是輕車熟路。《英雄記》有這樣一段記載，講的是呂布反戈董卓，無奈智短，反被西涼餘部郭汜、李傕通緝，只得投奔好友張楊。當時郭、李勢大，張楊左右為難，有所動搖。呂布得悉情況，連夜叩響了老朋友的房門，看門見山道「張揚啊，我們也算兄弟一場，我這條命，就是兄弟你的。如今郭、李小人逼迫事急，我看，你不如綁了交予他，也好做個人情啊」。張楊望著一臉苦情的呂布，自然傷感了，正色道「兄弟你多慮了，我張某人的為人你還不知嗎?」(「布聞之，謂楊曰布，卿州里也。卿殺布，於卿弱。不如賣布，可極得汜、傕爵寵。楊於是外許汜、傕，內實保護布」)
雖說前番，張楊倒也有話語權的，自然受了庇護，可此番隻身入曹營，臉色自然是看別人的。呂布一聲感歎，抵抗是沒有活路的，苦情戲還是得這般演，情感的醞釀，終會水到渠成。就這般，在肅殺的氣氛下(興許還剛下了一場雨)，一群紅了眼圈的將士們，推著呂布，緩緩走向曹軍。見到這等架勢，曹操似乎也被感染了，就在此時，押解隊伍齊刷刷跪下。呂布抬眼微看曹操眼色，似乎閃爍淚光，心中一喜，看來，這腦袋算是保住了。舒了一口氣的呂布，心情倒也不再緊張，一個賣萌道「將軍，你這繩子綁得人家氣喘，別太急嘛，緩緩啊」(「縛太急，小緩之」)。賣萌撒嬌，應該是活躍了氣氛的靈丹妙藥，曹操壞笑地撫摸著呂布的頭，道，「不把你整難受了，我能過癮嗎?」(「縛虎不得不急也。」)說是如此，但曹操倒也呼喚左右，稍解繩縛(「乃令緩布縛」《後漢書》)。
可是，呂布演得是苦情戲。曹操是笑了，可苦情戲一笑場，不就出戲了。當然，呂布如若識趣，就此打住，也許還有回轉的餘地，可接下來魯莽的張嘴，竟將所有的前戲打碎了。因為，呂布也笑了，笑著說了一段話「明公所患不過於布，今已服矣，天下不足憂。明公將步，令布將騎，則天下不足定也」(《三國誌》)。這就好像男孩討好女孩求交往，張口就是我這有寶馬，我跟你好了，這些還不都是你的嗎?可惜的是，這是戰場，不是情場。情場如此表白，尚且遭來冷水，戰場自然更是決絕。曹操一聽這話，心裡忽然一瘆，這不成了赤裸裸的交易，既然是交易，就得有評估，於是，把臉轉向一旁的劉備。
其實，瞅著伏在地上的呂布，劉備的臉色一直不好，心裡嘀咕著，這苦情戲可一向我的專長啊(譬如後來摔阿斗那出，絕對堪稱經典)，呂布你也太不厚道了，這是要搶我戲路啊。這賤人真是矯情，越是尋思，劉備越是氣悶，於是冷冷道，「明公不見布之事丁建陽及董太師乎?」(《三國誌》)。隻言片語間，曹操背後早已一片冷汗，抬頭向天，只見董卓在雲端隱隱作笑，於是心下決定，呼上左右，駕著呂布直奔白門樓。