初平四年（公元193年），袁绍和公孙瓒接受朝廷调解各自罢兵，同年，公孙瓒率军撤回幽州，就杀害了名震天下的太傅、幽州牧刘虞。公孙瓒诛杀刘虞虽然独占了幽州，但引起了巨大的负面影响。刘虞地位尊崇，德高望重，不仅是长安朝廷的依靠，又受到关东各势力的认可，还得到幽州军民、塞外鲜卑垣等少数民族的一致拥护。

首先，公孙瓒把自己推到了叛逆之列。在此之前，公孙瓒北抗鲜卑，南伐黄巾，可以说，得到了东汉朝廷的充分肯定，即便是后来与袁绍争夺冀州，也是事出有因，都容易被人理解。过去，孙坚也曾诛杀荆州刺史王叡、南阳太守张咨，但都是托名他们不配合反董行动，而且，二人的名望远在刘虞之下，从此之后，东汉朝廷已经将公孙瓒等同于袁术、杨奉、韩暹等人视为叛逆。

其次，公孙瓒失去了幽州军民之心。刘虞被杀后，刘虞的从事渔阳鲜于辅、齐周、骑都尉鲜于银（曾与田畴一起前往长安）等人，率领州兵打算替刘虞报仇，以燕国阎柔素有恩信，遂共推阎柔为乌丸司马（应劭《汉官仪》称∶“护乌丸校尉有司马三人，秩六百石”）。阎柔招诱乌桓、鲜卑人聚集了数万人马，与公孙瓒为敌。阎柔，广阳（今北京市房山区）人，从小流落在乌桓部落中，深受乌桓人的信任。阎柔在被推举为乌丸司马后，又诛杀了护乌丸校尉邢举，取而代之。

再次，给袁绍一个绝佳的借口。曹操基于无暇北顾，极力避免与袁绍发生正面冲突，正想把袁绍的注意力吸引到其他方向，袁绍要想南下与曹操争夺天下，也必须安定自己的后方，而公孙瓒诛杀刘虞，不仅给了曹操将袁绍这股祸水引向幽州的口实，也给了一直觊觎幽州的袁绍一个很好的借口，可以堂而皇之地以朝廷之名讨伐公孙瓒。

过去，在幽州有童谣称∶“燕南垂，赵北际，中央不合大如砺，惟有此中可避世。”公孙瓒认为易县（今河北省易县）就是童谣中说的那个万全之地，遂镇守易县。他下令在易县城外构筑了十道壕沟，壕沟环绕之内又构筑了数千个巨大的土丘，全部高五六丈，在土丘上又修筑了高楼，其中，居中的土丘最高，高达十丈，在里面囤聚了三百万斛粮食，公孙瓒就居住其中。《英雄记》称∶“瓒诸将家家各作高楼，楼以千计。”公孙瓒在自己居住的高楼上安装了大铁门，楼内只允许妻妾们在内居住，凡是七岁以上的男子均不得入内。所有的公文全都用绳索吊上来，公孙瓒还命楼内的姬妾、妇女练习大声传话，能让数百步以外的人都能听清楚，以传达他的指示。

原本公孙瓒重视农业生产，大兴屯田，休养生息，静待时机，这一策略并不错，但任何事情都不能做过了头。乱世之中，自己不主动出击，天上不可能掉下馅饼，也不可能打出一片属于自己的天地来。而如今，公孙瓒仿佛被彻底打怕了，与曾经叱咤风云的他就像是换了一个人，变成了一个彻头彻尾的缩头乌龟，整日龟缩在自己的碉堡里，既不见宾客，也不亲近左右，他手下的谋士猛将看不到前途，逐渐离开了他，从此以后，公孙瓒更是很少派军出战，这当然是在自取灭亡。

公孙瓒的部将被敌人包围，公孙瓒却不发兵相救，他有他自己的一套歪理∶ “我救他一人，以后，再出现这种情况，守将就不会誓死力战了；如今，我不去救援，以后的守将想到这就会作困兽之斗了。”因此，在袁绍发兵北上之时，公孙瓒在南部边境的守军自忖无力抵敌，又知道没有救兵，纷诛杀自己的上司投降，致使袁绍军队很快就进入幽州腹地。

公孙瓒构筑高楼，还有他自己的一番道理，他说∶“过去，我把叛乱的胡人驱赶到塞外，又在孟津（今河南省孟津县）扫荡了黄巾军，那个时候，我自以为天下之事能轻松搞定。今天看来，这都不是我所能搞定的，不如暂且休养生息，专心进行农业生产，大力储备粮食，以度过灾年。兵法上说∶ '百楼不攻。'如今，我有一千多座高楼，囤聚了三百万斛粮食，等到我们把这些粮食吃尽的时候，天下之事就见分晓了。”

汉献帝迁都许都以后这两三年里，袁绍与公孙瓒二人打打停停，缠斗不已，而公孙瓒就龟缩在易京的高楼群里，袁绍也一直无法攻克。利用这宝贵的两三年，曹操挟持汉献帝，三伐张绣，打残袁术，收降刘备，消灭吕布，夺占河内，实力逐渐壮大，还将手伸到了黄河以北。咄咄逼人的曹操让袁绍感到如鲠在喉，昔日的盟友已经成了他袁绍最大的威胁，于是，他决定与公孙瓒之间迅速有个了断，赶紧转过头来对付曹操。

建安三年（公元198年）年底，就在曹操消灭吕布前后，袁绍就给公孙瓒写了一封长信。袁绍在信的开头先是回顾了二人同心讨伐董卓的友谊，而后指责公孙瓒先挑起事端，再说自己无奈之间才发兵抗击，结果是犹如天助，打得公孙瓒大败而归，并指出这是你公孙瓒咎由自取，不是我袁绍的错。接着，袁绍又开始劝说，大意是∶“从此以后，双方的矛盾更深了，致使幽冀二州百姓死了很多，自己每每想到这里，未尝不叹息流泪。后来又接到你公孙瓒的书信，在信中你的言辞变得稍微和缓了一些，我想到我们之间过去的友谊，再加上考虑到无辜的百姓们，总是命令军队南下避战，可是，你的军队总是前来挑衅，一个将帅却出尔反尔，残害生灵，致使众叛亲离，令本州的鲜卑乌桓都愿意为我效命，这也不是我的能耐，而是你把他们驱赶到我的阵营里来了。开始，我还以为你会振作精神，与我决一死战，以报昔日之仇，结果，你却龟缩起来，寂寂无闻。如今，天子回到了旧京，天下逐渐太平，你为何要守着巴掌大的一块地盘，心甘情愿受到恶名你我不如冰释前嫌，重归于好吧。”

对于袁绍的一番劝说，公孙瓒充耳不闻，既不反对，也不响应，就是不回复，只是增修工事。他自信地对长史关靖说∶“当今各地纷争不已，没有人能在我城下坚持一个年头的，他袁本初又能拿我怎么样!”关靖，是太原人，本是一名酷吏，并无才略，但特别会谄媚，因此，公孙瓒对他非常信任。

得不到公孙瓒的答复，袁绍决定集中兵力一举消灭了他。公孙瓒派儿子公孙续向黑山贼求救，并打算亲自率领骑兵冲出重围，沿着西山（太行山）南下，借助黑山贼的部众侵扰冀州，切断袁绍军的后路。关靖劝谏说∶“如今将军的将士们无不怀有离散之心，之所以还能坚守在这里，是他们与自己的家眷在一起，又有将军替他们做主啊。将军一直坚守在这里，袁绍肯定会自行退去，等到袁绍退去之后，各地的部众又会集合起来了。如果将军舍弃他们而去，后方没有主将镇守，易京将非常危险。将军失去了根据地，在荒野中流浪，又能干成什么!”公孙瓒听了，遂没有离开。袁绍的军队一点点地蚕食公孙瓒的碉楼，公孙瓒日益困窘。

建安四年（公元199年）三月，黑山贼帅张燕与公孙续率领十万人马，兵分三路前来救援。张燕的援军尚未来到，公孙瓒派人携带书信通报公孙续说∶ “袁军的进攻仿佛有鬼神相助，鼓角在地下轰鸣，云梯在我碉楼上舞动，我已经感到日暮途穷了。你要在张燕面前磕破脑袋，一定求他速速派来骑兵，来到之后，在城北点起烽火，我就率军从城内杀出。不然，我死以后，天下虽大，也没有你容身之处了啊!”袁绍的侦察兵截获了这封书信，袁绍命陈琳又更改了其中的语句，再送交公孙续。袁绍提前设下伏兵，按照公孙瓒书信的要求在城北点燃烽火，城内的公孙瓒误以为援军已经到了，遂率军从城内杀出，结果被袁绍打得大败，再次逃入城内固守。

袁绍命令部队在公孙瓒构筑的高台下面开挖地道，地道一直通至城楼的下面，用木桩支撑，以防垮塌，然后，工兵撤出地道，用火焚烧木柱，木柱被烧毁后，地道遂自行崩塌，高台上面的碉楼也随之倾塌。袁军就是采用这种办法，以蚂蚁啃骨头的韧劲，逐一清除了公孙瓒的碉楼，逐渐接近处于最中心的公孙瓒居住的大碉楼。眼睁地看着自己苦心经营的碉楼群一个一个倒塌，原本以为万无一失的碉楼竟然让袁绍用这种方法瞬间化为灰烬，公孙瓒打击太大了，他自知必死，先勒死自己的姐妹、妻子，然后，引火自焚。袁绍下令士兵们冲上去，在火中把他拉出斩首。

公孙瓒死后，渔阳人田豫劝说渔阳太守鲜于辅说∶“曹操奉天子以令诸侯，最终肯定能平定天下，应该趁早投靠他。”鲜于辅遂向曹操效忠，曹操以汉献帝之名任命鲜于辅为建忠将军，都督幽州六郡。田豫，字国让，刘备追随公孙瓒时，田豫曾是刘备的部下，刘备当豫州刺史后，田豫因母亲年事已高请求北归，刘备洒泪而别，说∶“遗憾不能与你一同办成大事啊!”田豫北归后，担任公孙瓒的手下，公孙瓒虽然知道田豫足智多谋，却不能任用。后来，曹操将田豫征召为丞相军谋掾。