在黄巾起义时，曹操率军在陈留给予与白波军、黑山军联合的于扶罗匈奴军以致命打击。
建安七年，曹操攻匈奴于扶罗弟呼厨泉单于，使之归附。从此扭转了“胡骑在界，张雄跋扈”的被动局面。
建安二十一年，曹操将匈奴分为五部，每部以其贵族为帅，选汉人为司马，以便监督。单于呼厨泉被曹操留于邺为质。
建安十八年，曹操因杨千万、阿贵与马超联合反抗，派夏侯渊灭阿贵。遣徐晃征讨陇县诸羌氐人。
对东北的夫余国、辽东安抚为主。
辽东太守公孙康，主动斩杀势穷来投的袁熙、袁尚兄弟，将二人首级送给曹操，被曹操封为襄平侯、左将军。夫余国也主动朝贡。
献帝建安十四年（公元209年），因高句丽屡犯辽东，曹操命令公孙康出军击之，攻破都城，焚烧邑落，高句丽王伯固子拔奇与涓奴加，各将下户三万余口降康。后置乐浪、带方郡（今朝鲜京畿道、并忠清道之地）。
公孙康开疆拓土，据境自守，自成一国，称雄辽东，威震东北亚。
对与袁绍关系十分密切的乌桓，则以闪电战军事手段予以毁灭性的打击，彻底消除“三郡乌桓”对帝国北部的威胁。
建安十二年(公元207年)阴历五月，以乌桓接纳袁尚、袁熙为直接诱因，经过精心准备，曹操亲率张辽、徐晃、张郃、张绣、韩浩、史涣、鲜于辅、阎柔、曹纯等骁勇的骑兵猛将，以及郭嘉、牵招等谋士，共十余万部骑主力，虎豹骑精锐尽出，虚国远征，闪击乌桓。八月，帝国大军突然出现在距离柳城不足二百里的白狼山，袁氏兄弟与乌桓首领蹋顿万万没想到曹军会从这里杀出，集结数万骑仓皇迎战。
白狼山之战是场遭遇战，也是场生死决战。乌桓以逸待劳，自恃兵马众多，气势汹汹地进攻曹军。面对数倍于己铺天盖地的乌桓骑兵，一些曹军面露惧色，猛将张辽主动请缨，“劝太祖战，气甚奋”。曹操纵马登上白狼山，看到乌桓军布阵无法，阵形松散，漏洞百出，心中大喜：“都是乌合之众！”当即命令张辽、张郃二人为前锋，率部冲阵。狭路相逢，勇者胜！张辽拍马直取蹋顿，斩蹋顿于马下。仓皇迎战的乌桓军群龙无首，溃不成军。
白狼山之战曹操大获全胜，一举平定了乌桓，占据柳城。彻底解除了乌桓的威胁，扫清了袁氏的残余势力，彻底统一河北。并且收编乌桓精骑，增强了自己的军事实力。
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