第二天，吕布再次前来挑战。曹操把自己的一半士兵埋伏在堤后，另一半的士兵暴露在堤外布下阵势。吕布的军队逼近时，曹操才命轻装部队挑战，等到两军厮杀在一起以后，伏兵才登上大堤杀出，步兵与骑兵一齐冲锋，大破吕布的军队，直追到吕布的营寨才返回。吕布当夜撤退。曹操将兖州各城全部收复，吕布东逃投奔刘备。张邈到袁术那裏求救，留下张超带着家眷部属驻守雍丘。曹操包围张超，围了几个月，杀了张超和张氏三族。张邈未到寿春，就被他的士卒杀害。兴平二年（195年），吕布见到刘备后，对其非常尊敬，对刘备说：“我和阁下都是北疆边境的人。我当时见关东军起兵，想要诛杀董卓。但我杀了董卓东出，关东诸将却没有一个接纳我，都想要杀了我。”
并请刘备坐在帐中的床上，令妻妾向刘备行礼，酌酒饮食，称刘备为贤弟。刘备见吕布语言无常，表面以为然之，但心里却不开心。同年七月，因李傕、郭汜的火拼，汉献帝从长安东归，途径河东，下诏书令吕布迎驾。由于吕布的军队没有储备足够的粮食，无法勤王，于是吕布派遣使者上书谢罪。朝廷任命吕布为平东将军，封平陶侯。建安元年（196年），袁术率军攻打徐州，与刘备相持于盱眙、淮阴。相持一个月，双方互有胜败。袁术写信给吕布，许诺送上二十万斛大米，诱使其袭击下邳，于是吕布水陆东下，军队抵达下邳西四十里时，刘备的中郎将丹杨人许耽派司马章诳前来迎接吕布，并向吕布透露了张飞和曹豹相争，下邳城内大乱，丹阳兵都在西白门城内等待吕布的到来，于是吕布便大举进军，早晨到达城下。天亮后，丹阳兵打开城门，吕布坐在城门上，指挥军队大破张飞，俘虏刘备的妻妾儿女及其部曲的家眷。此时，刘备为袁术所败逃往海西，饥饿疲惫，向吕布请求投降。吕布又恼火袁术不再运粮来，就准备了车马迎接刘备，让刘备担任豫州刺史，派他驻守小沛。吕布自称为徐州牧。建安元年（196年）六月夜半时，吕布部将河内人郝萌在袁术的怂恿下发动叛乱，率兵部队攻打吕布治所下邳，城池防守坚固无法攻入，吕布不知道造反的是谁，带领家眷逃往高顺营寨，高顺问道：“将军有所隐不？”
吕布回答：“这是河内人的声音。”
高顺便猜到造反的是郝萌，于是率部到下邳平叛，弓弩齐发射杀郝萌军，天亮还营。郝萌的部将曹性反正，与郝萌对战，郝萌刺伤曹性，曹性斩断郝萌一臂，高顺乘势斩下郝萌的首级，用床担着受伤的曹性前往见吕布。吕布问曹性此事起源，曹性回答：“郝萌受到袁术的鼓动而造反。”
吕布又问：“同谋的都有谁？”
曹性回答说陈宫同谋，当时陈宫坐在吕布旁边，脸发红，旁人都察觉到了。吕布因为陈宫是大将，并不追究。曹性又说：“郝萌造反时曾问我可行吗？我说吕大将军神勇不可对抗，没想到郝萌狂惑不止。吕布对曹性说：“你真是个健儿。”
让其好好养伤，等曹性伤愈后，让他统领郝萌的余部。建安元年（196年）十月，袁术派大将纪灵带领步骑共三万多人马征讨刘备，刘备向吕布求援。吕布手下将领说：“将军您一直想除掉刘备，如今可借袁术的手除掉他。”
吕布说：“并非如此，袁术如果占据了小沛，就会联合北面泰山一带的部队，我们就会被袁术所包围，我不能不去救刘备啊。”
于是领步兵千人、骑兵二百，飞速赶往小沛。纪灵等人听说吕布前来援救刘备，只好收兵，不敢轻举妄动。