皇甫嵩大败张梁和张宝的这段时间中，南阳黄巾再起。黄巾将领张曼成被杀后，宛城被刘备所占，后来刘备转战河北，便将宛城大军调了回来，不久颜良文丑也奉命率军北上广宗，宛城自然也就成了一座空城，黄巾余部趁机而起，拥立赵弘为统帅，人数再度扩大，达到十余万，攻占了宛城。
荆州刺史徐盖率军将宛城包围起来，从六月攻至八月，一直未能攻克。刘备便向灵帝举荐了袁绍，但是，袁绍去了之后，与徐盖联军包围宛城，仍是月余不能下。十常侍便趁机要求将袁绍换掉，司空张温上书道：“从前秦国任用白起，燕国任用乐毅，都是经过长年艰苦奋战，才能战胜敌人。袁绍在跟随燕王刘备征讨颍川黄巾时便已建立战功，这次奉旨挥师南下，已经确定作战计划，皇上应该再给他一些时间，让他取得成功；何况，历来在战争之中更换统帅，是兵家的禁忌，还望皇上三思。”灵帝这才作罢。不久后，袁绍得到了这个消息，精心部署，动进攻，将赵弘斩杀。
不久后，黄巾将领韩忠再次占据宛城抗拒袁绍，袁绍让士兵们敲着军鼓进攻宛城西南角，黄巾军全都赶赴该处抵御。袁绍却命手下大将韩猛亲率精兵袭击宛城的东北角，登上城墙而入。韩忠退守小城，惊慌失措，要求投降。诸将都愿意接受，但袁绍却是不同意，说道：“在军事上，本有形式相同而实质不同的情况，从前秦末项羽争霸的时候，百姓没有确定的君主，因此要奖赏归附者，以鼓励人们前来归顺。如今天下统一，只有黄巾军起来造反，如果接受了他们的投降，就无法鼓励那些守法的百姓；而严厉镇压，就能惩罚罪犯。现在如果接受他们的投降，就会进一步助长叛军的势头，他们在有利时起兵进攻，不利时则请求投降。这是放纵敌人的作法，不是上策。”
拒绝了韩忠的投降之后，袁绍连续起猛攻，却未能攻克。袁绍登上土山，观察黄巾军的情况，回头对韩猛说：“绍知道原因了，现在叛军被严密围住，内部形势危急，他们求降不成，突围又无路可走，因而死战。万人一心，已是势不可挡，更何况十万人一心呢，不如撤除包围圈，集中兵力攻城。韩忠见到包围解除了，势必自己出来求生，自己出城定会各寻生路，斗志全消，这才是破敌的最好办法。”于是袁绍解除包围，韩忠果然出战，袁绍乘势攻击，大破黄巾军，杀死一万余人。
公元184年十二月二十九，历时一年的黄巾之乱终于被平定，灵帝大喜，大赦天下，改元为中平，也就是中平元年。除了皇甫嵩被封冀州牧之外，袁绍也被封为南阳太守，曹操被封济南相，孙坚被封为豫章太守，只有袁术没有战功，依然还是没有实职的议郎。不过，袁术倒也没有任何怨言，毕竟能够在被俘之后保住性命是最大的幸事了。
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