建安元年春正月，曹操率军抵达武平，袁术任命的陈相袁嗣见曹操势大，自知不敌，便出城投降。
曹操打算迎接汉献帝，以此来号令天下。然而，他的想法却遭到了一些将领的质疑。关键时刻，荀彧和程昱极力劝说曹操，分析了迎接汉献帝的诸多好处。曹操听取了他们的建议，派遣曹洪率领军队向西迎接汉献帝。但卫将军董承与袁术的部将苌奴据守险要地势，阻挡曹军，曹洪的军队无法前进。
汝南、颍川一带的黄巾军何仪、刘辟、黄邵、何曼等人，各自拥兵数万。他们起初依附袁术，后来又投靠孙坚。二月，曹操进军讨伐，凭借着卓越的军事才能，大破黄巾军，斩杀了刘辟、黄邵等人。何仪见大势已去，便率领部下投降。
汉献帝为表彰曹操的功绩，封他为建德将军。到了夏天六月，曹操又被升迁为镇东将军，并被封为费亭侯。
秋七月，杨奉、韩暹护送汉献帝返回洛阳。据《献帝春秋》记载，汉献帝刚到洛阳时，暂住在城西原中常侍赵忠的宅子里。汉献帝命令张杨修缮宫室，并将其中一座宫殿命名为扬安殿。八月，汉献帝才迁居到修缮好的宫殿中。杨奉则率军在梁地屯驻。曹操得知汉献帝回到洛阳后，立即率军赶到洛阳，负责保卫京都的安全。韩暹见曹操到来，心中害怕，便弃城逃走。汉献帝授予曹操节钺，让他总领尚书事务。据《献帝纪》记载，曹操还兼任司隶校尉。
此时的洛阳，历经战乱，早已破败不堪。董昭等人劝说曹操将都城迁往许县。九月，汉献帝的车驾从轘辕关向东进发，曹操被任命为大将军，封武平侯。自汉献帝西迁以来，朝廷日益混乱，直到此时，宗庙社稷的各项制度才得以重新建立。据《张璠汉纪》记载，当初汉献帝在曹阳战败后，打算乘船沿黄河东下。侍中、太史令王立进谏说：“去年春天，太白星在牛斗星宿附近侵犯镇星，又经过天津星宿，如今荧惑星又逆行，镇守北河，此时不宜北渡黄河。”因此，汉献帝放弃了北渡黄河的计划，打算从轵关东出。王立又对宗正刘艾说：“之前太白星镇守天关，与荧惑星会合，金火交会，这是改朝换代的征兆。汉朝的国运已经走到尽头，晋、魏必将兴起。”后来，王立多次对汉献帝说：“天命有更替，五行不会永远昌盛，取代火德的是土德，继承汉朝的是魏，能够安定天下的，是曹姓之人，陛下只需倚重曹氏即可。”曹操得知此事后，派人告诉王立：“我知道您对朝廷忠心耿耿，但天道幽深难测，希望您不要再过多谈论此事。”