不过，从城下依旧规模庞大的李军营寨看来，李军却没有大规模调动的迹象，这让张郃也很为难。
如果李军大部分已经离开，己方援军就会面临巨大的危险，张郃就应该主动出击，先消灭城下的李军。
如果李军主力仍然在彭城，张郃如果出城攻击，就等于落入李军的陷阱。
众将经过仔细研究，还是委决不下，只好决定先按兵不动，看看城下李军的动向，再做决定。
在随后的几天中，张郃和众将几乎没有离开过城楼，仔仔细细地分析李军的动向，希望从种种迹象中发现问题的关键所在。
麹义离开后，袁尚果然遵照麹义的嘱咐，围而不攻，只是命令士卒们多多在营寨里活动，连做饭时都要多点燃炉灶。
开始，这些假象确实迷惑住张郃等人，可是，李军大营里每天都是这样忙忙碌碌，可就是不采取实实在在的攻城行动，这使张郃等越来越感到怀疑。
终于，张郃认准李军已经调走大量人马，决定出城与李军决战，消灭包围彭城的敌军。
张郃决定，两个军的轻骑兵和重步兵出城列阵，弩兵在城墙上掩护，与李军堂堂正正地打一场阵地战。
张郃决定，自己担任总指挥，徐荣和管亥分别担任左翼和右翼的骑兵指挥，吕由担任步兵指挥，糜芳担任弩兵指挥。
对于这个分工，众将都没有意见，尤其是糜芳本就不想出城作战，这下张郃让他守城，正和他的心意，更是暗自庆幸。
自打彭城被围以来，糜芳就在考虑一旦城破后的后路，打算见势不好就投靠李军。
糜芳不满足仅仅留下性命，甚至在琢磨如何讨好李军主将，好保住自己的地位。
当然，糜芳也考虑过自己的哥哥徐庶、妹妹糜环和妹丈刘备。
但是，看到刘循并没有因为处理辛毗的叛变而迁怒辛评，仍然重用辛评，因此，糜芳认为纵然自己叛变，也不会连累他人。况且，就算徐庶等因此受到株连，糜芳面临生死关头，也顾不上他们的死活。
张郃虽然决心出城作战，但也并非有十分把握，已经制定好一旦失算撤回彭城的计划。
张郃的指示很简单，要是不幸上当，由张郃带领第先明军3军和先明军5军各一个重步兵团，与李军拼命，掩护其他部队退回彭城。
徐荣、管亥、吕由都知道，张郃这么做，实际上是牺牲自己，保全大家，都要求代替张郃完成殿后的任务。
可是，张郃坚决予以拒绝，他告诉徐荣等人，如果落入李军的圈套，必须由自己负全部责任，因此，第一个该战死沙场的，就是他这个青州战区司令。
徐荣等无法说服张郃，只好执行命令，按张郃说的去办。
糜芳见状，也假惺惺地要求替张郃断后，不出糜芳所料，也被张郃断然予以拒绝。
袁尚见彭城城内毫无动静，自以为可以这么相安无事，盼着麹义返回后，就可建立大功，不料，彭城城门大开，数不清的敌兵鱼贯而出，在城下列阵，显然要与自己一决胜负。
袁尚不知所措，满头大汗，脸色煞白，但又不能不有所行动，只好硬着头皮领兵出战。
与此同时，麹义所部大军已经到达下邳，随即同时对下邳北门和西门展开猛烈进攻。
守城的第28军和先明军4军在丁点、孙观、伊籍、孙乾的指挥下，坚守城池，与李军展开血战，力保下邳不失。
可是，看到李军的阵势表现出其实力实在不堪，张郃终于下定决心，令吕由率重步兵方阵中路突破，令徐荣和管亥各自带领轻骑兵两翼齐飞，同时对李军发起总攻。
要是麹义在彭城，他的精锐弩兵一齐射箭，定会给张郃带来相当大的麻烦。
可是，如今的彭城城下，只有袁尚和偏将赵睿在指挥战斗，手下的李军士卒既没有对手多，也没有对手猛，焉有不败之理？
在城楼上指挥弩兵的糜芳看到己方占据着绝对的优势，取得胜利已经是必然的事情，立刻把投降的念头小心翼翼地收藏在内心最深处，转而一心一意地盼着张郃取胜，好获得战功。
彭城之战很快就决出胜负，在陆军轻骑兵和重步兵的联合攻击下，李军溃不成军，一败涂地，袁尚和赵睿都被俘虏。
麹义得到曹豹供述的情报后，已经派人护送曹豹前往安城面见袁绍，因此，曹豹侥幸没有落在张郃手里。
张郃大获全胜之后，丝毫也不敢疏忽，下令全体官兵立刻清理战场，把缴获的武器、粮草、帐篷等物资运进彭城，把俘虏送进彭城监狱。
回到彭城之后，张郃立刻下令，提审袁尚和赵睿。
赵睿还算顽强，什么也不肯说出来，袁尚却一五一十地老老实实招供。
当张郃等将领听到曹豹已经向李军投降的消息后，几乎不敢相信自己的耳朵，不禁面面相觑，相顾失色。
接着，袁尚又供出麹义和许攸的动向，张郃立刻派出多路斥候，向各个方向打探这两路李军的动向。
很快，关于许攸所部李军的情况得以确认，许攸正在河边与徐庶和沮鹄相持。
张郃当机立断，留下先明军5军守卫彭城，亲率先明军3军出城突袭，准备和徐庶、沮鹄一起，前后夹击，消灭许攸所部李军。
可是，张郃到达预定战场之后，却惊异地发现，大批李军已经不见踪影，河岸一带只留下帐篷和旗帜，仅有的李军士卒都是缺胳膊少腿的残废。
张郃派人通知河对岸的徐庶和沮鹄之后，这两人才匆匆赶来参见张郃，却是谁也不知道李军的动向。
张郃生怕许攸迂回前去攻打下邳，立刻率领先明军3军返回彭城，并命令徐庶、沮鹄马上随后赶来，在彭城会合。
张郃急匆匆地赶回彭城，一路上小心翼翼，提防许攸有什么轨迹，可是，一直都平安无事，直到返回彭城，也没有见到李军的一兵一卒，显然，许攸并没有杀回彭城。