城牆盡數佔領。但是曹性卻將兵力收縮到城中。和曹軍打起了巷戰，這一下讓曹軍有些手忙腳亂。一來曹軍沒有經歷過巷戰。二來城中尚有數萬百姓。趙雲不忍百姓無辜遭殃，於是只能命令全軍推出定穎，繼續合圍。並將此事上報曹操，請曹操決斷。
九月十三日，曹操率兩萬大軍趕到定穎，和趙雲等合兵一處，近八萬曹軍，將定穎城圍得水洩不通。
曹操見定穎城久攻不下。心中一面咒罵曹性卑鄙。一面又感嘆趙雲迂腐。於是曹操派出趙雲和兩萬士兵南下攻擊上蔡的魏續，以切斷定穎城曹性的退路。並看住平輿的呂布軍主力，阻擊其不能增援定穎。同時又命令曹仁加緊進攻固始，給呂布增加些壓力。
等趙雲領兵離開後，曹操顯露出他絕代梟雄的一面。他命令曹軍從黑閭澗那裡掘開汝水，引汝水直灌定穎和西平兩城。一夜之間，兩萬曹軍和兩城的數萬百姓盡數被淹。而曹軍則在程昱事先建議下準備了大量木筏和船隻，除了救起倖存的百姓外，就是抓俘虜了。只不過守將曹性在大水入城時即知破城在即，於是自刎與城守府，用自己地生命報答了呂布地賞識。
趙雲沒有辜負曹操的期望，他率兩萬士兵先攻克上蔡，並派出騎兵襲擾灌陽、吳房，讓魏續不得安寧，“自覺地”倉惶而逃，所部一萬士兵之韜晦平輿城不足三千。
而曹仁更是輕鬆，因為候成已經感到事情不妙，為避免全軍被曹軍各個擊破，乾脆的再一次放棄了固始和陽，將三萬士兵帶回了平輿城。
與此同時，攻克定穎的曹操會合了趙雲，在十月四日率兵抵達平輿城下，並和曹仁順利會師。因為趙雲對曹操水淹定穎有意見，為了避免在平輿城久攻不下再度採用水攻地戰術，曹操讓趙雲率三萬大軍南下，一來收復汝南南部諸縣，二來可監視袁術和孫策、劉備的戰事。至此，九萬曹軍將不到六萬地呂布軍包圍在平輿城中。
平輿城之戰遠比濮陽之戰更加慘烈，曹軍此時不但在兵力上佔有絕對優勢，更擁有了大量地投石機和其他攻城器械，這讓曹操以及曹軍將領對攻克平輿城很有信心。
但是他們似乎忽視了曹性在定穎城的堅守，雖然定穎城沒有守住，但這還是給了呂布以新的啟發。就在曹軍合圍平輿城之前，呂布就發動全軍並城中百姓，在城牆下挖了許多藏兵洞，用以躲避曹軍的投石機。同時還準備了大量的梯子，藉此讓士兵更快的趕到城牆上抵抗曹軍的進攻。最關鍵的是陳宮建議呂布在城中心築起了高出城牆和城中所有建築地土臺，用意觀測曹軍地動向，並以不同顏色的旗幟想呂布軍報信。為了避免讓曹軍發現，還用木材和布匹加以偽裝
這些措施使得呂布軍清楚地掌握了曹軍的進攻節奏，使得曹軍三次進攻未果，只是由於曹軍士兵足夠強悍，士兵的損失倒是不大。
可這就足以讓曹操再次怒火上揚，而就在曹操想重施定穎故技之時，早已被呂布派出城外的高順和包括七百陷陣營在內的三千呂布軍精銳卻不斷地襲擊想要掘河的曹軍。呂布和陳宮事先安排下的暗樁和靈活的情報傳遞起到了極大地作用，讓高順能夠快速的掌握曹軍的動向，不至於耽誤偷襲。數次下來，曹軍損失士兵上千人，卻依然對平輿城奈何不得。
整個十月，曹軍都在和城內城外的呂布軍進行著拉鋸戰，曹操眼看著汝南郡就要到手，就不太願意讓自己麾下的精銳士兵在平輿城下損失太大，而呂布卻有點不管不顧的用城中士兵和百姓的生命來填補防守的空缺，數次用人命填補的方式將曹軍擋在城外。而冬季的河水也不像春夏時節那樣一晚上就能積蓄足夠的水量，高順率兵在城外的遊擊也讓曹操暫時斷了掘河淹城的念頭，只想著將城中軍民圍困到糧絕之時自然能夠摘取果實，反正曹軍的軍糧充足的甚至能夠救濟汝南的災民。這也算是為曹操水淹定穎挽回了汝南的民心。
可是十一月間從河內傳來的訊息讓曹操坐不住了，河內太守張揚被盜賊擊殺，袁紹派兵進入河內平定盜賊，河內郡正式落入袁紹之手。這意味著袁紹掌握了進攻曹軍的一個有利地形，更意味著兩軍的決戰就要開始了。
曹操顧不得其他了，派出兩萬士兵負責掘河積水並進行防禦。最終在十一月十四日那天，積蓄了足夠的水量的堤壩被曹軍破開，大水洶湧而出，淹沒了平輿城。呂布堅守了一個多月的平輿城終於宣告失守。六萬呂布軍陣亡半數，其餘三萬盡皆被俘。成廉於城破之時依然奮戰不休，卻被典韋所殺。呂布則被數百曹兵用繩索捕獲，陳宮、魏續、候成、宋憲也各自被曹軍活捉。
雖然呂布並未遭遇歷