公元188年（漢中平五年），朝廷派任劉虞為幽州牧，首要任務為為討平叛將張純。劉虞到任沒多久，與張純合謀反叛的烏丸首領丘力居，立刻和張純拆夥。張純頓時勢單力孤，再也起不了什麼作用。劉虞見事態緩和，便把軍隊撤回，留下原幽州降虜校尉公孫瓚，率領一萬兵屯駐於右北平郡。

公孫瓚、劉虞交惡

公孫璇生性悍猛，素來仇視胡人。張純不久後被部下所殺，劉虞不願事態擴大，想就此結案；但公孫瓚卻主張全力追剿烏丸，兩人因此種下了心結。公元191年（漢初平二年），在朝廷任侍中的劉虞兒子劉和，奉漢獻帝之命，逃回幽州，讓劉虞出兵長安，迎獻帝回洛陽。劉和走到南陽，碰到了太守袁術；袁術想引劉虞為奧援，便把劉和留住，讓劉和寫信給劉虞，說是一起出兵向西（長安）迎獻帝，劉虞便派了幾千人馬到劉和處。公孫瓚早知道袁術心懷不軌，自己想當皇帝，根本不可能為漢獻帝盡心盡力，力勸劉虞不要派兵；但劉虞並不接受，還是讓隊伍去了。公孫瓚怕袁術知道他阻止劉虞派兵，怪罪於他，為了掩飾，也派堂弟公孫越帶了一千兵到袁術那裡，私下並建議袁術囚禁劉和，把兵權奪下來；劉虞對公孫瓚的兩面人做法很不滿，兩人怨愈結愈深深。

劉虞反對公孫瓚對袁紹用兵

公孫越在袁術處，奉命和孫堅一起打袁紹，不幸被袁軍流箭射死。公孫瓚認定公孫越之死，責任在袁紹，遂公開與袁紹為敵，兩人展開長達數年的所殺。劉虞對公孫璜長期對袁紹用兵很不以為然，數度勸阻不聽後，改以削減物資供應制裁；這一來，公孫更氣劉虞，更不肯聽命。缺物資，便向百姓搶掠，劉虞一再勸阻，公孫瓚硬是不理，劉虞只好將公孫的罪行上報朝廷；公孫璣不甘が弱，也向朝廷告狀劉虞不肯供糧；二人不斷互控，朝廷根本沒辦法，只有依違兩可。公孫璣和劉虞愈弄愈僵，劉虞好幾次找他見面會商，公孫璣總推說有病不能到；劉虞忍無可忍，遂於公元194年（漢興平元年）起動萬大軍，討伐公孫瓚。

行政一流、軍事不人流的劉虞

劉虞搞行政是一把好手，搞軍事卻根本不入流；兵眾雖多，卻是群缺乏嚴格訓練的烏合之眾；加上他素來愛護百姓，還特別下了道違背兵道的命令：“不可傷害無辜，不準放火，不準破壞民舍，只殺公孫瓚一人而已！”這一來，他的部隊更沒戰力了。劉虞兵到時，公孫璇措手不及，本想逃走；但看到劉虞無能的用兵方式後，反而定下心來。他挑選了幾百名精銳士卒，先利用風勢縱火，隨後率軍衝殺。劉軍哪曾見過這種陣仗，兵眾瞬即潰散；劉虞敗逃居庸，被公孫瓚追擊生擒，帶回幽州治所薊城。這時，剛好朝廷派使者段訓到薊城，增加劉虞封邑、總管六州事；另拜公孫瓚為前將軍，封易侯。事實上，朝廷這時候根本管不了地方，對一些跋扈的諸侯而言，中央不過是個正名的橡皮圖章而已。公孫瓚看到朝廷使者，便誣指劉虞曾和袁紹共謀稱帝，脅迫段訓以朝廷名義將劉虞及妻子處斬。

公孫瓚解決掉劉虞，因而據有幽州；但他並未因此一帆風順，因為他接下來就得面對另一個遠比劉虞難纏的對手袁紹，而他也因此兵敗身亡。

麴義大破公孫璣

公孫瓚和袁紹結怨，起因於前面提過的堂弟公孫越之死。公孫越死，公孫瓚立刻出兵冀州打袁紹；公孫瓚大軍一到冀州，很多城池紛紛反袁響應。袁紹看苗頭不對，把他的勃海太守職位讓給公孫瓚另一個堂弟公孫範；公孫範一到勃海，馬上帶領勃海兵幫公孫瓚打袁紹公元192年（漢初平三年），袁紹求和不成，遂與公孫瓚展開決戰。公孫璣部下有三萬人馬，氣勢甚銳。袁紹令大將麴義領兵八百打

前鋒，並在左右兩側佈置了一千張強弩。公孫瓚輕視麴義兵少，下令騎兵衝鋒；兵到麴義陣前十幾步時，忽然千弩齊發，袁軍接著大喊衝殺而來，公孫瓚大敗。

公孫璇初戰慘敗，經過小休，又領兵來戰，卻再度被麴義擊潰；公孫瓚連連敗陣，只好撤退。公元195年（漢興平二年）公孫瓚破殺劉虞後，袁紹又派麴義領軍十萬兵臨幽州。公孫璣連戰皆敗，損失慘重，從此躲著不敢再出戰；並把部隊拉到易城，在外圍挖了十條護城深溝，在深溝中心堆築了許多五、六丈高的大土圧，在土丘上建起高樓，最中央的土山，高達十文，自己住在其中的最高樓，大門由鐵鑄成，連侍衛都被隔在門外，甚至連七歲以上男童都不準進入，只有妻妾與他同住。所有文書、報告都用繩子垂吊。他又命婦女們練習嗓門，以便聲音能層層傳遞，借這種方式下達命令。

公孫瓚堅壁自守

從此以後，公孫瓚與外界不再往來，賓客、部將逐漸疏散，也不再有親信，公孫璜因此不再出戰。有人問他為什麼這麼做，公孫瓚回答道：“我當年在塞外驅逐胡人，在孟津掃蕩黃巾，當時覺得，可憑一己之力安定天下。到今天，我才發現，戰亂才剛開始而已，大局恐怕不是我所能決定的；既如此，倒不如趁機休整，度過凶年。兵法上說，百樓不攻。如今，我有部隊分別駐守所有高樓，加上外圍深溝的防線，又累積了三百萬斛糧食，足以讓我看盡天下局勢的變化。”就這樣，公孫瓚堅壁死守不出，袁紹則連連出擊不克，這種態勢持續到公元198年（漢建安三年），袁紹覺得再這樣耗下去不是辦法，便寫了封信給公孫彍，希望能攜手言和；公孫瓚的反應是，加強守備，不予理會，並對他的部屬關靖說當今群雄爭，從沒有人能在我的城下和我相特經年，這是明擺著的事，袁紹又能拿我怎麼樣？”