靠著強大的徐州財力支持，小沛的護城河被守城名將橋蕤修得十分變態，最寬處達到了百步之遙引入泗泡活水，不僅水流遄急難填難渡，還連弓箭都無法射到小沛城墻之上——護城河與城墻之間還有二十步之間的河堤，所以曹老大與眾謀士仔細商量之后，始終還是無可奈何的放棄了見效緩慢的填河攻城計劃，決定直接突破小沛護城河上那道寬達兩丈半的堅固石橋，然后發起攻城。
還好，曹老大手里也有一些拿得出手的攻城武器，除了在官渡戰場上繳獲的襄陽炮可以威脅城墻上的小沛守軍外，曹老大還打造了大量的攻城云梯車、沖城車與難以數計的簡便飛梯，另外還造了一些浮壘準備搭建浮橋，準備得十分完善，同時曹老大也相信，只要自己的軍隊蟻附上城，就一定能輕而易舉的攻入小沛城內，全殲戰斗力遠遠不及自軍的小沛守軍。
曹軍的攻城大戰從摧毀小沛城外工事開始，為了給蟻附軍隊打開前進道路，曹老大集中了超過六十架的襄陽炮，猛轟小沛城墻下方那道由拒馬鹿角構成的羊馬墻，然而和官渡一樣，工事摧毀戰很快就演變成了交戰雙方的拋射武器對轟戰，小沛守軍同樣出動了大量的襄陽炮轟擊曹軍的投石陣地，石來彈往的對轟了足足有三天時間，雙方都損失了相當不少的昂貴襄陽炮，不過因為徐州軍的襄陽炮是躲在城墻內部放炮，所以損失要比曹軍小上許多。
曹老大當然也沒有在一顆樹上吊死，把摧毀工事的希望全部寄托到發射緩慢的襄陽炮上，投石武器對轟的同時，曹老大也沒少派步兵過河搗毀守軍工事。而小沛守軍也沒有客氣，一旦發現曹軍過河就馬上是用無數強弓硬弩盛情款待，晚上也時刻點燃城墻下方的爵穴，安排大量軍隊輪流值夜，絲毫不給曹軍偷襲的半點機會，結果這么一來，曹軍隊伍在付出了相當不小的代價后，足足用了五天時間，這才勉強摧毀了部分小沛外圍工事，為蟻附攻城打開了一條前進道路。
第六天，同時也是臘月二十四這天，準備完畢的曹軍終于發起了正式攻城，奉命死守孤城三十天的小沛守軍則嚴陣以待，全力以赴的迎接挑戰。
這是一場對于攻守雙方來說都異常艱苦的惡戰血戰，徐州軍雖有堅城可依，居高臨下占盡便宜，但曹軍士卒多是南征北戰多年的百戰精兵，經驗豐富還士氣高昂，前仆后繼的不斷沖擊小沛城池，僅用了一個多時辰就有士卒率先沖上城墻，給徐州軍制造巨大的壓力與恐慌。
曹軍這邊更不好受，隊伍雖然精銳，奈何小沛城池太過堅固，守城準備也十分充足，曹軍隊伍僅是在過河期間就損失了無數士兵，再沖到城墻下方時，城墻上又落下了無數的羊頭石與石灰瓶，快爬到頂端時又得面臨連枷與鉤槍的威脅，時不時還有一支巨大的夜叉擂呼嘯砸來，中者無不立斃，所以曹軍的攻勢雖然猛烈，卻是沖得越猛傷亡越大，始終無法快速大量的沖上城墻，即便偶爾能有幾名士兵沖上城墻，也很快被守軍預備隊劈成碎片，無法占領和擴大城墻陣地。
戰斗進入白熱化階段是在曹軍投入大型攻城武器攻城的時候，當看到自軍將士已經逐漸牽制住了城上守軍，曹老大果斷下令沖城車、云梯車與鉤車出擊，數十名士兵推動一輛大型武器，通過堅固平坦的石橋倒是容易，可是在艱難繞過石橋盡頭橋蕤修得有兩丈多厚的照壁時，城墻上卻飛出了無數的燕尾炬與灌油束草，曹軍攻城武器再是經過涂抹淤泥這樣的防火處理，也架不住這么多火把與束草焚燒，很快就燃起了沖天大火，不僅無法沖到城下攻城，還燒死了大量自家士兵，并阻攔了后面的攻城武器道路。
乘著烈火阻攔曹軍后續援軍的機會，同樣經驗豐富的小沛守將曹性和尹禮也乘機發起了反擊，石頭、灰瓶與金汁不要錢一樣的往下砸灑，還放下二三十道火幕，這種墨子發明的守城武器雖然有些陳舊過時，但是在大量殺傷蟻附敵人方面卻非常有效，就象一個個巨大的火帳篷一樣的落到曹軍士兵頭上，燒得正在攀爬云梯的曹軍士兵是鬼哭狼嚎，象冰雹雨點一樣的紛紛從飛梯上摔落，火幕再甩動間，周圍飛梯上的曹軍士兵也開始倒霉，一個個不是被引燃衣服就是被引燃頭發眉毛，慘叫著摔下飛梯，不是摔死就是摔傷。
讓曹軍頭疼的還有城墻頂端懸掛的夜叉擂，這種全身都是尖銳鐵刺大木頭沉重無比，平時用麻繩掛在城墻頂端，一旦放下那就是一片腥風血雨，被掛到都得從飛梯上摔下，一旦被砸實了，那就不是筋斷骨折就是腦漿崩裂了，甚至就連飛梯都拿直接砸得粉碎。同時更讓曹軍士兵欲哭無淚的是，因為小沛乃是徐州軍隊抵擋曹軍的唯一險隘，重要性無與倫比，所以財大氣粗的徐州軍隊足足在城墻上布置了三百多個造價昂貴的夜叉擂，直把曹軍砸得是血肉橫飛，尸積如山。
曹老大是一個意志非常堅定的好老大，盡管看到自軍攻城隊伍傷亡慘重，但曹老大始終還是不肯下令鳴金，還又一口氣投入了三千兵力過河，一邊繼續攻打城池，一邊搶搭浮橋和破壞殘余的城外工事，同時還親自殺了一名過河逃命的自家陴將，又將十幾名臨陣脫逃的士兵斬首問罪，逼迫自軍將士繼續猛攻小沛城。
有時候意志堅定的也未必是好事，至少曹老大這一次就堅定得不是時候，在他的威逼之下，畏曹老大如虎的曹軍將士倒是個個奮勇爭先了，奈何徐州軍隊實力已然大增，經驗豐富的曹性也指揮十分得當，守衛得法，再加上橋蕤給小沛留下的變態城防，所以不管曹軍如何猛烈攻城，就是無法沖上城墻占據城墻陣地，反倒被居高臨下的守軍殺得死傷慘重，城墻下方鋪起了厚厚一層的曹軍士兵尸體。
這場攻城大戰從清晨開始，一直激戰到了申時過后天色漸黑，見自家士兵傷亡實在慘重，曹老大才終于無可奈何的下令鳴金收兵，是役，曹軍傷亡超過了兩千，大型攻城武器被焚毀二十余架，損失無比慘重，取得的戰果卻微乎其微，僅搶搭起了五座隨時可能被摧毀的浮橋，殺死殺傷的守軍士兵雖然無法統計，但也肯定不多。所以收兵回營統計了傷亡之后，曹老大也難得嘆息了一句，“想不到小沛城池如此難攻，吾輕敵了。”
“小沛是陶賊抵御我軍的唯一險隘，又是在此經營多年，把城池修建得堅固異常，并不為奇。”郭嘉咳嗽著說道：“如此堅城，強行攻打必然傷亡巨大，耗時長久，丞相不妨設法智取。”
曹老大點頭，轉向眾謀士問道：“如何智取？諸公可有妙計助吾破城？”
素來足智多謀的曹軍謀士沉默了，全都拿出城迎戰都不肯的小沛守軍毫無辦法，惟有徐庶拱手說道：“丞相，庶在劉備帳下時，曾經聽劉備介紹過小沛情況，小沛雖然三面環水，但地下水脈并不豐富，且土極厚。既如此，小沛城外的羊馬墻又都被我軍摧毀，我軍何不先用土石填塞小沛的護城河流，然后或是正面進攻，或是穴道入城。”
“別打這個主意，吾耗不起這么多時間。”曹老大搖頭，又咬牙切齒的說道：“陶賊把小沛的護城河挖得有近百步寬，如此寬闊的河流，何時才能填平？”
“如果不是耗時耗力，我干嘛給你出這個主意？”徐庶心中冷哼，臉上卻不動聲色。
這時，荀攸也向曹老大提出了建議，說是既然小沛堅固難下，何不留下一軍監視小沛，然后主力南下去攻打城池遠不如小沛堅固的留縣？曹老大一度大為心動，但仔細一盤算后，曹老大卻又改了主意，道：“就依元直先生之計，先擔土填河，然后再圖破城。”
餿主意剛被拒絕卻又馬上被接納的徐庶驚訝抬頭，荀攸也是萬分驚訝，道：“丞相，我軍遠來，兵多糧少，只利速戰，丞相為何采納如此遲緩之法？”
“沒關系，我們還有一些時間，許昌屯田今年的秋收還算不錯，除去必需開支與備用糧，支持我軍作戰兩個月問題不大。”曹老大微笑說道：“再說了，我軍足有七萬之眾，百步寬的護城河，也最多就十來天時間可以填平。”
“可是丞相，小沛城中僅有七千守軍，為了這七千守軍耗費這么多寶貴時間，值得嗎？”荀攸還是有些擔心。
“如果陶賊想象公孫瓚一樣的人心盡失，那他就盡管的對這七千守軍坐視不理吧，吾笑納了。”曹老大微笑得更是輕松，又哼道：“再說了，吾的目標，也不只這區區七千守軍！就這么定了，填河的差使交給劉岱和他的隊伍，讓于禁和李典輪流率軍保護他就是了，吾也要象陶賊用楊宏小人一樣，再怎么廢物也要利用起來。”
于是乎，在曹老大的命令下，可憐劉岱將軍和他麾下的隊伍也就全都利用上了，開始日夜不停的擔土挑石填塞護城河——這個時代可還沒有發明專門填河用的蝦蟆車。而小沛城中的曹性尹禮雖然有機會出擊破壞曹軍的填河工作，卻因為曹軍精銳在一旁保護和陶副主任也有嚴令不許出戰，所以曹性和尹禮也只好老老實實的繼續守城，同時派出信使向陶副主任報告小沛戰情，請示對策。
消息送遞彭城，陶副主任鼓掌大笑，贊道：“果然不出文和先生所料，曹賊果然是盯上我們的回援大軍了，所以才不肯移師留縣，攻打守備稍弱的留縣，分散手里的精銳隊伍。”
笑完后，陶副主任又趕緊向旁邊的賈老毒物問道：“文和先生，小沛的情況你已經知道了，依先生之見，我是否下一道命令，讓曹性與尹禮適當出擊阻撓曹賊填河？”
“不可！”賈老毒物斷然否決，解釋道：“曹操奸詐多疑，見曹性將軍他們敢出城作戰，必然懷疑我軍層層設防的真正目的，且還會暴露我軍如今戰力，惟有讓曹性、尹禮二將繼續堅守城池，才能讓曹操相信我軍是在為援軍爭取時間和消耗他的糧草，同時也不會暴露我軍現在的戰力，影響我軍第三步行動的效果。”
陶副主任從諫如流，當即下令讓陳應回書曹性，令曹性繼續堅守城池不得出戰，然后又道：“陳到和侯成他們回師的消息，到底什么時候才能送到曹賊的面前啊？我可都快等不及了。”
“陶賊青州援軍的消息，怎么還沒有送來？徐元直的分析可千萬別出錯啊，如果陶賊援軍是在瑯琊、東海繞路回徐州，吾這些天的寶貴時間，可就白白浪費了。”
心有靈犀一點通，陶副主任強烈期盼著陳到隊伍回師的消息盡快送到曹老大面前的同時，曹老大本人也在期盼著這個消息盡快送到自己的面前，還一度擔心過徐庶判斷失誤浪費自己的寶貴時間。還好，在此期間，小沛守軍除了用投石機和弓箭遲滯曹軍的填河速度外，并沒有出城破壞過一次，所以料定徐州軍隊沒有膽量與自己決戰的曹老大倒也可以稍微放心，抱著磨刀不誤砍柴工的心態繼續耐心等待。
蒼天不負有心人，七天后的夜里，兗州魯國郡終于來了十萬火急的快馬消息，兩萬徐州軍在徐州大將陳到、侯成和陶基的率領下，果然向著魯國郡內火速挺進，不攻城不略地只是飛速南下，但暫時無法判斷這支徐州軍隊到底是要直接回援小沛，還是去攻取任城威脅曹軍背后！聽到了這消息，都已經解衣就寢的曹老大光著腳跳了起來，第三次放聲狂笑道：“好你個陶應奸賊，果然是在打青州援軍的主意！來得好，來得好，這兩萬大軍，吾笑納了！”
狂笑過后，曹老大立即連夜升帳，召集麾下文武商議軍情，曹軍文武到齊之后，曹老大先是向眾人宣布了徐州援軍已然回援的消息，然后開門見山的說道：“這是我軍將陶賊主力各個擊破的天賜良機，陳到與侯成等賊率軍回師，無論是直接回援小沛，還是攻取任城立足，威脅我軍背后糧道，都必然要經過南平陽，吾要連夜親率精銳北上，在南平陽設伏，全殲這兩萬徐州賊軍！”
“攸竊以為，丞相不可親往，委派一員大將率軍北上即可。”荀攸站出來說道：“陶賊奸詐，小沛距離彭城不過一百二十里，倘若敵人發現丞相親自率軍北上，陶賊必然乘虛來攻。惟有另行委派大將北上伏擊，丞相坐鎮軍中，然后丞相每日出現在小沛城外，使陶賊懼怕丞相之威不敢妄動，方能避免我軍在分兵之后，遭遇陶賊主力襲擊。”
考慮到陶副主任的奸詐狡猾，曹老大稍一盤算后，還是接受了荀攸的這個提議，然后曹老大又開口問道：“何人愿率軍北上伏擊陶賊援軍？”
“末將愿往！”
幾乎所有的曹軍大將都站了出來請抱拳令，見眾將求戰欲望強烈，曹老大也十分滿意，先是點了點頭，然后點名道：“夏侯淵、張遼、于禁、樂進，汝四人率本部兵馬兩萬人北上南平陽，伏擊陶賊的回援之師，夏侯淵為主將。再有，我軍的五千精騎，也隨你們北上。”四將大喜，趕緊躬身答應。
“丞相，分兵太過了吧？”程昱有些擔心，“四位將軍的麾下隊伍，本就是我軍的一線戰兵，再把我軍最精銳的五千輕騎也派出去，我軍大營可就沒有多少精兵了。”
“沒關系，我軍的普通戰兵，已經足以力抗陶賊精銳。”曹老大傲然回答，又向荀攸吩咐道：“公達先生，你是我軍智主，這次你也隨軍北上，幫助妙才殲滅陶賊的回援之師。妙才，汝在戰場雖勇，卻缺智謀，要多聽公達的諫言，萬不可沖動行事。”
夏侯淵和荀攸一起抱拳唱諾，徐庶卻站出來說道：“丞相，我軍連夜分兵之后，應當在空出的營寨中多豎旗幟，每日照常點燃炊煙，最好再另建一座營盤，使陶賊隊伍即便察覺我軍隊伍在夜中有所動靜，也誤以為是我軍又往前線增兵，更加不敢輕舉妄動。”
曹老大再次大笑，也當場拍板接受了徐庶的這個建議，還鼓勵的夸獎了徐庶幾句，徐庶拱手嘴上謙虛，心里卻在哼道：“別以為我是為了你曹賊才獻計，你曹賊和陶賊打得越慘烈，死傷越巨大，我就越滿意。”
徐庶的這條妙計顯然是白獻了，曹軍隊伍也注定是要白白折騰一番了，因為曹老大拍板分兵的時候，曹老大的機要秘書主薄司馬朗就在帳中，點滴不漏的聽完了曹老大的戰術安排，所以第二天天還沒亮的時候，一只信鴿就已經飛出了曹軍大營，展翅翱翔，一路向著南面的彭城飛了過去…………
順便再揭露一下徐州特務隊伍的陰險可怕之處，除了曹軍營地里飛出了一只信鴿外，當夏侯淵等人率領的大軍急匆匆途經湖陸時，湖陸通往南平陽的必經之路旁邊的一個小村莊里，也是飛出了一只灰白色的信鴿，先是飛進小沛城里，然后小沛城中也飛出了信鴿，展翅南下前往徐州，所以曹老大分兵的事，不要說瞞不過陶副主任，就是連小沛城里的守軍都瞞不過…………
第二天傍晚，司馬朗兄弟放出的信鴿首先飛抵彭城，收到了曹老大分兵的消息，陶副主任當場拍案而起，狂笑道：“好你個曹賊，饒你奸詐似鬼，這一次也終于吃了文和先生的洗腳水！傳令下去，連夜出兵北上，到小沛與曹賊決一死戰！”
“主公，讓將士們好生休息一夜吧。”賈老毒物不動聲色的說道：“天寒地凍的，連夜趕路太過辛苦，不如讓將士們再休息一夜，也讓曹操的精銳隊伍再走遠一點，明天清晨再出發不遲。”
陶副主任又笑了，點頭道：“好，那就讓將士們再好生休息一夜，明天再出發北上，也讓曹賊多開心的笑一會。”
又是一夜時間很快過去，建安五年正月初二的清晨，安心度過了新年之后，在彭城養精蓄銳了多日的徐州主力三萬五千余人，在毫無征兆的情況下忽然傾巢出動，在陶副主任的親自率領下飛速北上，趕往一百二十里外的小沛迎戰已然自行分兵的曹軍隊伍！
這也是徐州軍隊精銳盡出的傾巢出動，參戰大將有許褚、趙云、徐晃、魏延、高順與麹義當世名將，軍隊里聞名天下的隊伍則分別是，丹陽兵，風羽軍，陷陣營，先登營，還有數量超過九千的青冀鐵騎！這些并沒有任何心里陰影的徐州精銳隊伍，只有一個共同的口號，“踏平曹軍！活捉曹賊！！”
是日，徐州主力行軍距離達到八十里，在傍晚時抵達留縣與高順隊伍會合，集兵超過四萬。而曹老大也是到了是夜三更將至時，方才收到了徐州主力盡出的消息，聽到了這個消息后，精銳隊伍已經北上走了兩天時間的曹老大足足楞了有一分鐘，然后才歇斯底里的大吼起來。
“中計了！陶賊和賈詡早就料定吾要各個擊破，故意示弱層層設防使吾輕敵，又調陳到等賊回師誘吾分兵，反過來將我軍各個擊破！吾中計了！吾又中這個奸賊的詭計了！”