白狼山之戰發生在公元207年，在此之前，袁紹及其長子袁譚已死，袁紹的幼子袁尚被曹操打敗，與袁熙一起逃到了烏桓，當時烏桓所在地是在中原最北邊的遼東三郡（遼東、遼西、右北平郡），核心地區在柳城，今遼寧省朝陽市朝陽縣一帶，袁尚之前的根據地在鄴城（今河北臨漳縣與河南安陽交界處），從鄴城逃到柳城，袁尚逃了一千多公里。
對于是否追擊袁尚打擊烏桓的問題，曹操內部的意見起初并不統一，主要有兩種意見：
一、大多數人贊同不要攻打。理由是烏桓太遠，如果勞師遠征，擔心劉備會慫恿劉表北上攻打許都，許都才是最重要的，況且烏桓也不會被袁尚所用，他們的訴求是不一樣的。
二、只有一個人支持攻打烏桓，就是郭嘉，郭嘉認為劉表是坐談客，不會聽從劉備建議攻打許都的，烏桓與袁氏關系一向非常好，到時會成為我們的邊患，正因為距離如此之遠，烏桓也認為我們不會攻打他們，如果我們偏要出兵，就會起到出其不料的效果。
曹操本人也是猶豫不決，傾向于攻打烏桓，但又擔心后方會遭到敵人的攻擊，下不了決心，畢竟一千多公里的遠征，一時半會也回不來，從戰略上講，袁氏兄弟已經是曹操的死敵了，如果現在不攻打他們，將來一樣會成為曹魏的邊患，到時候還是一樣要出兵攻打，晚打不如早打，曹操只是下不了決心。
郭嘉的建議為曹操解決了后顧之憂，最終讓曹操下定決心攻打烏桓，這是曹操自起兵以來，距離最遠的一次遠征，于是曹操開始為遠征袁尚與烏桓做準備，白狼山之戰就這樣拉開了序幕。
曹操最初選擇的進軍路線是：鄴城→無終（今天津市薊縣）→濱海道（ 河北秦皇島）→碣石（今河北昌黎縣）→柳城（今遼寧朝陽），這其實就是沿著渤海海邊走的一條路，本文稱之為環渤海線，當曹操率領大軍到達無終時，正值初夏，然后雨季來臨了，導致道路泥濘，曹操暫時無法進軍，于是他就找到了一個當地人問路，這個人就是田疇。
田疇給曹操提供另外一條從無終到柳城的道路，這條路線是：鄴城→無終（今天津市薊縣）→徐無山（今河北玉田縣）→盧龍塞（今河北遷安縣）→灤河→河北承德→白狼山（今遼寧喀喇沁左翼蒙古族自治縣）→柳城（今遼寧朝陽），本文稱之為白狼山線。
曹操在攻打烏桓時，采取了兩個戰略：
一是出其不意。
從無終到柳城，一般情況下走的都是環渤海線，沿著海邊走，這條路很像明朝時期的關寧錦防線，曹操知道這條路，烏桓人也知道，所以當袁尚投靠烏桓之后，烏桓人是沿著環渤海線布防的。
曹操為了迷惑烏桓人，先讓部分軍隊從無終出發，沿著環渤海線往柳城走，故意走了一半之后，以天氣原因為由，下令軍隊撤軍，還在路上樹立標志，標志上寫著：道路不通，等到了秋冬季節再進軍。給烏桓人造成一種撤軍的錯覺。
二是兵貴神速。
然后曹操本人率領精銳軍隊暗中從白狼山線行軍，一路翻山越嶺、淌水過河快速行軍，曹操聽從郭嘉的建議，拋下輜重與步兵，率領輕騎兵輕裝前進，兵貴神速，曹操很快就出其不意地到達了白狼山。
白狼山離柳城不足200里，曹操只需要兩天時間就能到達烏桓的大本營柳城了，就是在此時，烏桓的偵察兵發現了曹操，由于之前烏桓人以為曹操已經撤退了，根本沒有想到曹操從盧龍塞一路翻山越嶺到了白狼山，一時措手不及，于是烏桓人匆忙集結軍隊，前往白狼山與曹操交戰，就這樣雙方正式在白狼山相遇。
當時曹操手下的軍隊很少，史書沒有記載具體的數字，我們可以推測一下，曹操手下兵力以虎豹騎為主，虎豹騎是最貴的騎兵，根據后來在長坂坡追擊劉備的數量只有5000人來看，曹操帶到白狼山的虎豹騎最多就是5000人，再加上其他的非虎豹騎騎兵，曹操在白狼山的總兵力加起來應該接近一萬人。
烏桓與袁紹這邊雖然是倉促組織起來的軍隊，但是數量占據了絕對的優勢，從史書的記載來看，戰后被俘虜的烏桓人就有二十余萬人，這多少有些夸張，至于烏桓參戰的兵力，史書上記載有數萬人，那些被俘虜的人應該包括烏桓的百姓吧，即使烏桓有數萬騎兵參戰，也是曹操兵力的數倍，在兵力上占據了絕對的優勢。
曹操這邊參戰的主要將領有：張遼、徐晃、張郃、曹純、張繡、韓浩、史渙、鮮于輔、閻柔、牽招，五子良將一下子來了三個，戰斗力不用說了，虎豹騎的首領曹純也在，韓浩、史渙都是以忠勇著稱的將領，鮮于輔、閻柔是原幽州牧劉虞的手下，熟悉北方地形與環境，可以看到曹操手下都是精兵強將。
烏桓這邊參戰的主要將領有：袁尚、袁熙、蹋頓單于、遼西單于樓班、右北平單于能臣。算起來就是三郡烏桓單于全部出動，再加上袁尚與袁熙兩個紈绔子弟。
曹操采用了三個辦法以少勝多打敗了數萬烏桓騎兵 ，并俘虜了二十余萬人，這三個辦法就是：
1、搶占制高點。
曹軍到達白狼山后，曹操就搶占了制高點，登上了白狼山頂，這個時候因為烏桓已經發現了曹軍，所以集結軍隊往白狼山前進，而曹操在山頂把敵情看得一清二楚，在整個交戰過程中，曹操也是在山頂全程指揮并觀看的，掌握了整個戰爭的主動權。
另外，曹操占據山頂，一時半會烏桓人也攻不上來，騎兵是不方便往高處進攻的，這樣也能保證曹操本人的安全，曹操當時應該是把指揮所部署在山項，然后主力部隊放在山腳迎戰，這樣也不會被敵人所包圍，這是曹操勝利的第一個原因。
2、趁敵人陣型未穩，首先發動攻擊。
當時曹操手下只有輕騎兵，步兵和輜重都在后面沒有跟上來，曹操手下的部分將領看到烏桓兵力很多，有些畏戰，張遼向曹操建議，趁敵人陣型未穩之際，首先攻擊敵軍，曹操同意了張遼的建議，并且讓張遼擔任前線指揮官。
烏桓軍隊是匆忙集結起來的，從各個地方往白狼山趕，在行軍過程中，明顯隊伍就是亂的，騎兵行軍與步兵是不一樣的，受到地形的影響，尤其是在山區行軍，無法有效組成陣型，從四面八方匯集過來，即使軍隊數量很多，但并不集中，也沒有擺開戰斗陣型。
張遼看到了烏桓軍隊的弱點，這與他后來在合肥之戰中采用的辦法是一樣的，合肥之戰時，孫權帶了10萬大軍攻打合肥，部隊還沒有完全集結好，張遼就帶了800人沖進孫權大軍，一通戰斗下來，打擊了孫權大軍的軍心，并在合肥之戰取勝。
白狼山之戰在合肥之戰前，張遼仍然是用同樣的辦法，根據在山頂觀測到的敵情，集中兵力攻擊烏桓的一支軍隊，這支軍隊很可能就是蹋頓單于的軍隊，烏桓總兵力雖然是曹軍的數倍，但在局部并不形成優勢，張遼就靠烏桓軍隊陣型未穩，及時出擊，一戰就打敗了烏桓軍隊，曹軍在局部取得勝利，一是振奮了己方的軍心，二是打擊了敵人的信心。
3、擒賊先擒王，狹路相逢勇者勝。
張遼指揮的曹軍本來就是曹操手下的精銳部隊，以作戰勇猛著稱，再加上孤立無援，沒有退路，一旦戰敗，就是死路一條，所以曹軍將士只有奮勇殺敵，打敗敵人才能活下去，而張遼本人就是勇猛異常的將領，合肥之戰帶800人敢沖擊敵人10萬大軍的勇士，根本就不怕敵人的數量多，張遼作為戰場指揮官靠勇猛直接沖在前線，也能激發曹軍將士的戰斗信心。
狹路相逢勇者勝，烏桓一沒有準備好，二看到曹軍如此勇猛，一下子就失了信心，再加上張遼一沖擊就擊殺了蹋頓單于，自己一方的單于當場被殺，這對烏桓人是毀滅性的打敗，首領都沒了，部將哪還有信心繼續參戰，所以烏桓軍隊迅速崩潰，曹軍取得了白狼山之戰的勝利，然后繼續進攻柳城，俘虜了二十余萬人。
《三國志 武帝紀》：公登高，望虜陳不整，乃縱兵擊之，使張遼為先鋒，虜眾大崩，斬蹋頓及名王已下，胡、漢降者二十余萬口。
從史書的記載也能看出，曹軍斬殺了蹋頓單于及許多烏桓部將，烏桓軍隊迅速崩潰，曹操取得了最終的勝利。
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