黃巾之亂時，丘力居鈔略青、徐、幽、冀，四州被其害，公孫瓚無法抵禦。朝廷派宗正東海郡（今山東郯城縣）人劉虞（字伯安）為幽州州牧。劉虞到任後，派遣使臣到遊牧民族中曉以利害，責令他們獻上張純的首級。丘力居等聽說劉虞到了，紛紛派遣使者前來溝通歸附之事。公孫瓚擔心劉虞立功，暗中派人在途中暗殺這些使者。遊牧民族明白此事後，便繞道到劉虞處。劉虞上報朝廷撤掉駐防軍隊，只留下公孫瓚統萬餘步兵、騎兵屯駐右北平。
公元189年（漢靈帝中平六年）三月，張純被其門客王政殺掉並把首級送給劉虞。劉虞因安撫遊牧民族有功而被授予太尉之職，封為襄賁侯。不久，又遷劉虞為大司馬，公孫瓚為奮武將軍，封為薊侯。
公元191年（漢獻帝初平二年），青州黃巾軍攻打渤海（今河北南皮東北），聚眾三十萬，欲與黑山軍會合，公孫瓚率步騎兩萬人在東光南大破青州黃巾，斬首三萬餘。青州黃巾軍棄輜重，奔走渡河。公孫瓚等他們過到一半時出擊，再次大敗黃巾軍，死者數萬，俘虜七萬餘人，車甲財物無數，於是公孫瓚威名大震。
漢獻帝劉協想東歸洛陽，派劉虞之子劉和逃出長安，偷偷出武關去找劉虞，讓劉虞率兵前來相迎。劉和途經袁術駐地，將此事告知了袁術。袁術扣留了劉和，讓劉和給劉虞寫信。答應等劉虞率兵前來為袁術後援，一起赴長安。公孫瓚知道袁術會叛變而制止劉虞，劉虞不聽。公孫瓚擔心袁術知道後恨他，派他堂弟公孫越率千餘騎兵到袁術處相結好，而暗地又讓袁術扣留劉和並奪占劉和兵馬。因此，公孫瓚與劉虞的矛盾越來越深。
袁術遣公孫越幫助孫堅攻周昂，公孫越被流矢射中而死，公孫瓚怒道：「我弟之死，禍起於袁紹。」於是出兵駐紮在磐河（今河北境內）準備報復袁紹。袁紹非常驚恐，把渤海郡太守印交給了公孫瓚堂弟公孫范。派他到南皮。想以此與公孫瓚結援。公孫范於是背叛袁紹，以渤海兵力協助公孫瓚，攻破青州、徐州黃巾軍，兵勢日益強盛。進駐界橋（故址在今河北威縣境內）。公孫瓚自己任命嚴綱為冀州州牧。田楷為青州州牧。單經為兗州（今山東金鄉縣西北）州牧，並配置了郡守縣令。
交戰雙方之一的公孫瓚是個有著俊美外表和豐富經歷的人，他曾經向嗓門比自己還大的學者盧植學習過法律。也從事過財務審計工作，但比起法尺與算盤，真正適合他拿的還是兵刃，特別是渴飲胡人鮮血的兵刃。在公孫瓚看來，烏丸、鮮卑等胡人都是供他建立武勳用的；而胡人們也把公孫瓚視為猛獸，訓練箭法的時候都拿公孫瓚的畫像做靶子。
原來的時候，朝廷很滿足公孫瓚，讓他做了遼東屬國的秘書長，專門負責調度軍隊抗擊犯邊的胡人。公孫瓚自然對此樂此不疲，在討伐張舉張純叛變的時候，他為了攻打幫助二張的烏丸丘力居時甚至差點丟了性命。可就在他從塞外封凍的管子城裡帶著半條命突圍歸來時，朝廷從九卿之中空降了一位宗室子弟，東海劉虞劉伯安，讓他做了幽州牧，也就成了公孫瓚的直屬上司。
劉虞是當時的一流人物，不但從事政治工作經驗豐富，而且品德高潔，和他的祖先一樣，能當皇帝都不當。這個恢復牧伯制度本來是另一位宗室，同是九卿之一的劉焉提出的，但在採納這一提議之後，朝廷那裡首先想到的州牧人選就是這德才兼備的劉虞。而劉虞的所作所為也證明了朝廷的用人之明，他一到任就分化了張舉張純與丘力居，讓胡人安心回去、別再跟著不安分的漢人起哄，失去強援的二張也在不久後即被剿滅。經過幾年勵精圖治，幽州地區大興屯田、教化，一派繁榮安定。
但公孫瓚心裡很不爽。為了鎮壓叛亂，他可是險些丟了性命的，結果這劉虞一來，輕描淡寫地把叛亂平息了，把功勞全佔了。而且劉虞還裁減軍備，只允許公孫瓚率領不到萬人的軍隊，那公孫瓚可是個講究排場的人物，光是白馬他就徵集了三千匹，這區區萬人他如何能滿足呢？他心裡不爽、渴望功名，就要去殺胡人洩憤、邀功，可是劉虞恰好又是個和平主義者，並且還毫無種族偏見，甚至在後來袁紹勸他做皇帝的時候，他回答袁紹說「再和我說這個我就跑到去匈奴那裡去」。貪上這樣一個大漢朝自蘇武以後主動願意調動至匈奴那邊工作的上司，公孫瓚是一點辦法都沒有，實在憋不住了就只好偷偷摸摸地跑到胡人聚居地殺人放火，一旦被劉虞知道了當然就少不了一番曉諭。這官、武官之間如此這般地一來二去之後，兩個人自然是勢成水火了。
前面說到，劉虞能做皇帝都不做，還把做皇帝看得比到匈奴那裡牧羊還難受，可是就是這麼一件連劉虞自己都不怎麼在意的事情，卻讓一對兄弟反目了。為了否認董卓政權的合理性，袁紹急著找個品德優秀的宗親來成立新的朝廷，結果這個意見遭到袁術的強烈反對。本來袁術和袁紹從小就因為出身問題不太愉快，這次的意見相左終於讓這哥倆鬧翻了。袁紹拉攏荊州牧劉表、東郡太守曹操來幫忙，袁術當然也不是省油的燈，他找到了徐州牧陶謙、長沙太守孫堅站在自己一邊，這兩股勢力錯綜複雜地分佈於整個中原地區，處於一觸即發的態勢。
從地理位置上來說，袁術這一夥人是被他兄長那一派的勢力包圍在當中的，所以他迫切地希望在大戰全面爆發前尋找到更多的盟友。而此時。不甘心為人擺佈的獻帝也聽說了劉虞不做皇帝的忠義行徑，他就像是發現了一根救命稻草，於是派出劉虞在京城做官的兒子劉和回去搬救兵。劉和剛好要取道南陽，這就讓管轄南陽的袁術看到了一個增加強援的機會，因為劉虞不也反對了袁紹另立新君的主張嘛。於是袁術把劉和扣下，差人送一封信給劉虞說：我後將軍袁術也有報國之心，營救陛下的事情也算我一份，這樣吧，你派你的精兵強將到我這裡來，我用他們去營救陛下。
劉虞看信以後馬上就要準備人馬南下。他雖然行政能力高超。但論智謀、攻戰就要差很多了。他的參謀魏攸專門和他說起過這些事，也側面告誡過他有這種事可以找公孫瓚商量商量。因為這次是要調動軍隊，所以主抓軍事的公孫瓚自然也要過問一
下，他可就要精細多了。這一次公孫瓚比較負責地對劉虞說。袁術這個人太狡猾。不要輕易上當
對公孫瓚這樣不安分的下屬來說。能做出這樣的建言已經是十分難得了，可劉虞卻一點不領情，依然照原計劃點齊人馬出發。公孫瓚不但碰了一鼻子灰。還怕袁術得知自己險些壞了他的好事，就讓自己的弟弟公孫越帶著一路騎兵搶先到達袁術那裡，勸說袁術乾脆搶了劉虞的那些兵將。這件事情公孫瓚做得實在有點不光彩，你自己明明說了袁術不可靠，現在又搶著跟他合作，這不自己抽自己嘴巴麼？而袁術原本也就是想搶了劉虞的兵將收為己用，現在還超額完成任務，又多了一個可以威脅袁紹背後的盟友，自然是欣然接受了公孫瓚的提議。
袁氏兄弟力量都積攢的差不多了，於是雙方找了個小借口開戰。袁術率先挑釁，派出孫堅、公孫越去攻打袁紹的下屬周昂，結果公孫越中流矢身亡，袁術軍敗退。另外說句題外話，參與這一戰的孫堅也在此不久之後中流矢身亡。於是，公孫瓚派自己的弟弟參與別人兄弟之間的紛爭，結果卻自己死了弟弟。為了給弟弟報仇，他準備發兵攻打袁紹，這就是後來界橋之戰的起因。
雖然說為弟弟復仇這是個很好的開戰借口，但公孫瓚卻也無法馬上就對袁紹開戰。他名義上還是劉虞的下屬，而劉虞雖然曾嚴辭拒絕過袁紹讓他稱帝的提議，但還是與袁紹交好的；同時公孫瓚能調動的兵力不足萬人，也不足以和袁紹作戰。所以，雖然此時公孫瓚屯兵磐河，但那也只是擺出一幅要找袁紹算賬的樣子而已。
另一方面，袁紹當時剛剛兼併了冀州，為了營救被綁票的河內太守張楊，袁紹和并州的匈奴王翻臉交戰；另外盤踞在并州的另一股勢力，張燕的黑山軍，也和袁紹摩擦不斷；再加上袁術一派的陶謙也是蠢蠢欲動，也不得不讓人提防。在這種情況下，如果再惹上公孫瓚，袁紹可真是四面楚歌了。
這時，青徐黃巾暴起的消息又驚動了關東諸郡。青州地區的地方長官們，無論是想做陷冰丸阻止黃巾兵渡河的焦和，還是想討伐黃巾展示一下本事的孔融，都是在軍事上毫無才能的人，這使得青州地區成了黃巾餘黨繁衍生息的樂土，就連他們在徐州被陶謙壓制的教眾兄弟們也都來到了青州。但青州的資源和生存空間畢竟是有限的，黃巾黨人中又沒有能治政的人才，所以他們在把青州弄的殘破不堪之後，也要尋找新的出路了。當時青徐黃巾大約有三十萬人，關東群雄誰也不敢輕視這股強大的勢力。
當時青徐黃巾要北上渡河去太行山區和黑山軍會合。在行軍途中要經過渤海郡，而此時的袁紹正是渤海太守。於是袁紹乾脆來了個李代桃僵，他把渤海太守的印綬直接讓給公孫瓚的堂弟公孫范，一方面向公孫瓚示好，息事寧人，本來公孫越的死二袁都有責任，現在袁紹把自己的發家的根據地都讓給公孫瓚這邊得人了，也就算是賠罪了；另一方面，反正渤海郡被青徐黃巾蹂躪也是在所難免，不如就讓給公孫瓚，如果他們能狗咬狗打起來，那就更妙了。
這時公孫瓚也正在傷腦筋，怎麼才能擴大軍力。袁紹讓出渤海正中其下懷。他馬上讓公孫范去那裡徵兵，自己也開始積極備戰，要出兵攻擊北上的黃巾軍。這讓關東群雄聞風喪膽的黃巾軍，卻成了公孫瓚違反劉虞節度，私自擴軍的好借口了。而公孫瓚的戰果也確實輝煌，他對行軍中的黃巾黨人進行了兩次突襲，殺了數萬人，截獲輜重無數，迫使青徐黃巾放棄了去太行山與黑山軍會師的念頭。公孫瓚就此威名大振，黑山張燕也主動向公孫瓚示好。請求結盟。
至此。公孫瓚兵強馬壯，又有黑山軍這支強援可以威脅袁紹側翼，已經具備與袁紹一戰的本錢了。而剛剛取得的輝煌勝利又讓他趾高氣揚，完全不把劉虞放在眼裡。於是公孫瓚乾脆不回屬地。準備一舉渡河與袁紹爭奪北方霸權。他首先發表了討袁檄。列舉了袁紹的十大罪狀：
第一，袁紹在京城期間不能選拔對國家有利的人才，招來董卓那樣的禍患完全是袁紹的責任。
第二。董卓當政，袁紹應該暴起反抗，結果他卻置天子於不顧，逃回自己的領地，這是不忠。
第三，袁紹決心起兵反抗董卓，卻沒通知當時在朝中為官的長輩，致使諸袁喪命，這是不孝。
第四，袁紹起兵兩年，沒有一點實際的成績，反而驚擾地方百姓，充實自己的軍力財力。
第五，袁紹支使韓馥謀劃另立新君的事情，暗地裡把金印玉璽都準備好了，圖謀不軌。
第六，袁紹與崔巨業互相勾結，找個好日子一起攻抄州縣，完全沒有大臣的規範。
第七，袁紹對有功之臣劉勳不但不愛護，反而尋釁殺害。
第八，袁紹向別人討要物資，物資給得不夠數就翻臉殺人。
第九，春秋之義子以母貴，袁紹這樣的賤妾之子怎佩與後將軍袁術爭輝。
第十，袁術麾下的孫堅是何等的英雄好漢，就因為袁紹派周昂奪取孫堅的根據地陽城，令孫堅軍食糧不繼，討伐董卓才不得全功。這十條大罪，其中幾條從公孫瓚口裡說出來，有點烏鴉笑豬黑的意思。第一條，公孫瓚自己選拔奸佞之人的效率是有目共睹的，只不過他畢竟不是在京師做事，造成的危害小一些罷了；而關於討伐董卓的諸條，公孫瓚也一直都認同劉虞中立的立場，名義上是對董卓效忠的；最耐人尋味的要說第九條，公孫瓚也是賤妾所生的孩子，所以他早年間才那麼坎坷，現在從他口中說出「春秋之義子以母貴」這番話，多多少少有點對命運的自嘲吧。而從這十條罪狀裡，我們也能看出公孫瓚對命運不公的控訴，你袁紹有那麼好的條件，一舉一動可以影響天下局勢，但你袁紹卻沒有那麼做，你反倒和我們這些人搶地盤搶錢，所以你袁紹你不是個好東西，你有罪，公孫瓚是帶著這樣一種情緒來控訴袁紹的。對公孫瓚來說，這個並不像是為了在大義上駁倒袁紹而一時捏造出來的借口，而
是他腦子裡根深蒂固的想法——平時他看到良人子弟來求官的時候，也特意把這些人放到最苦的環境裡面去，讓他們也嘗嘗挨餓受凍的滋味。不知道公孫瓚的這種偏執是不是和他上司劉虞那種良好的出身有關。
在這篇為了報仇而發出的檄當中，公孫瓚當然不會忘記提及導致自己弟弟戰死的事情，這就是第十條。在他看來，沒有袁紹多事派周昂奪取陽城，袁術就不會後來派孫堅和公孫越攻打周昂，公孫越也就不會死。事實上，讓公孫越被捲進袁氏兄弟的糾紛當中這才是公孫越真正的死因，只是公孫瓚不可能那麼看就是了。
公孫瓚自初平二年冬率領大軍南下，屯兵界橋。在那裡他把自己的親隨都封了官，還讓他們直接去各地赴任，就好像冀州已經是他的囊中之物了。而因為懼怕公孫瓚的兵威，冀州各郡縣竟都十分順從地歸順他了。這樣一來袁紹自然是坐不住了，他在初平三年調集了數萬兵士北上和公孫瓚對陣，兩軍在界橋以南二十里的地方開戰。
北軍步兵兩萬在當中，騎兵一萬分列左右，中間閃出公孫瓚最得意的白馬義從，軍士衣甲旌旗光鮮，氣勢洶洶。而南軍一方就比較寒酸了，只是派出八百步卒和千餘弩兵做先鋒迎戰，幾萬主力在後面結陣。
南軍先頭部隊的指揮官是麴義，他和監軍沮授一樣，原本都是韓馥的部下。但在袁紹還未兼併冀州之前他就反叛韓馥，並從那時起就投靠了袁紹。在參加界橋之戰以前，他曾率軍和匈奴軍作戰，救下了被綁票的張楊；在此之後他也多次為袁紹帶兵作戰，是個很出色的將才，尤其他曾經長期呆在涼州，學會了羌族人作戰的辦法，是一名對付騎兵的專家。
當公孫瓚的騎兵殺過來的時候，麴義的八百人都躲在皮盾下面一動不動。北軍騎手們根本不把這麼少、這麼膽小的敵人放在眼裡，於是就打算乾脆用馬蹄踏爛這八百人，好好挫一挫袁紹軍的銳氣。(……)