經過在濮陽城外的一番較量後，曹操與呂布形成了相持之勢。陳宮向呂布提出建議，利用城內富戶田氏向曹操詐降，引誘曹操連夜攻城，趁機將其一網打盡。呂布依計而行，田氏派人來到曹操營寨。謀士參謀劉曄認為這很可能是呂布、陳宮的計策，建議曹操小心行事。曹操便按照劉曄的建議，將大軍分成三隊，來到濮陽城下。
看到濮陽城頭出現了與田氏約定的暗號後，曹操不顧李典的阻攔，親自拍馬入城。但等曹操來到城內州衙後，發現街道上空無一人，心知上當，慌忙下令撤退。此時，呂佈伏兵四起，張遼、臧霸等人輪番殺出。曹軍大敗，曹操也在混亂中與其他人失散。已殺出重圍的典韋發現不見了曹操，又單人獨騎殺回城中尋找曹操，但卻依然無法找到曹操的蹤跡。
此時的曹操經過連番激戰，不但依然無法突圍出城，還在南門遇到了呂布。曹操只得以手掩面，企圖縱馬逃走。誰知呂布用方天畫戟擊打曹操的頭盔，並追問曹操的下落。曹操靈機一動，隨口說前面騎黃馬者便是曹操。呂布拋下這位真正的曹操，去追哪位假曹操。
眼看呂布離去，曹操終於送了一口氣，轉向東門逃跑，並在此處遇到了典韋。典韋終於得以掩護曹操突圍出城，但曹操卻在突圍途中被火燒傷，手臂鬚髮受創嚴重。此後，曹操重整旗鼓，以詐死之策引誘呂布出戰，並巧設埋伏將呂布擊敗。
小說中提到的此次濮陽之戰，在歷史上確有其事，時間是在獻帝興平元年(公元194年)，戰事的經過也與小說非常相似。據《三國誌武帝紀》及其注引《獻帝春秋》記載，曹操圍攻濮陽，城中大姓田氏施展反間計，謊稱依附曹操，並火燒濮陽東門。曹操信以為真，親自率兵進城，結果遭到呂布大軍的伏擊。曹操麾下青州軍一觸即潰，曹操猝不及防，只得在冒著火勢突圍而出。
在突圍途中，曹操與呂布不期而遇。幸虧呂布不認識曹操，反倒問哪個是曹操，曹操趁機胡謅出「乘黃馬走者是也」之語，呂布放過了真曹操，率部去追假曹操，這才讓曹操僥倖逃脫。
雖然沒有死在呂布的手裡，但曹操在逃跑途中卻被熊熊大火燒傷。《獻帝春秋》稱：「(曹操)馳突火出，墜馬，燒左手掌。」此時，一位一閃即逝的曹軍將領救了曹操的命。這個人名叫樓異，當時在曹操軍中擔任司馬一職。《三國誌武帝紀》載：「司馬樓異扶太祖上馬，遂引去。」這段史實與小說中的描述大相逕庭。小說作者隱去了樓異這個人物，而將救主的功勞移植到了典韋的身上，目的非常簡單，是為了突出典韋的形象。
與曹操經歷的其他戰事相比，濮陽之戰可謂是最為凶險的一次。他竟然與漢末時期的頭號猛將呂布狹路相逢，一旦與呂布動起手來，定然會小命不保，這也是呂布一生中最為遺憾之事。不過，這裡還是有一個疑問，想當初曹操與呂布同在洛陽，並一起經歷了宦官誅殺何進、袁紹殲滅宦官、董卓進京掌權等重大事件。在這數月之間內，呂布與曹操竟然沒有見過面，導致呂布在濮陽之戰中錯失良機，這只能說是天意了。否則的話，漢末歷史將徹底改寫。