何进觉得这个主意不错，于是下令召并州牧董卓带领军队到京，又派部下王匡、骑都尉鲍信回家乡募兵。
四方兵起，京师震动，何太后才感到事态严重。她匆匆把中常侍、小黄门等宦官放回家。宦官们着慌了，惶惶然若丧家之犬，一起去叩求何进恕罪。
袁绍在旁再三劝何进乘此机会杀掉他们，但何进还是把他们放走了。袁绍很不甘心，写信通知州郡，诈称是何进的意思命令逮捕宦官的亲属入狱。
宦官们走投无路，铤而走险。他们借口离京前愿最后侍奉一次太后，又进了宫。在张让的指挥下，中常侍段珪等率领党徒数十人，等候何进入宫时，将何进斩杀于嘉德殿前。
何进部将听说何进被杀，领兵入宫，虎贲中郎将袁术攻打宫城，焚烧青琐门。张让等人遂挟持少帝刘辩和陈留王刘协从复道仓皇外逃。
袁绍与叔父袁隗佯称奉诏，杀死宦官亲党许相、樊陵，然后列兵朱雀阙下，捕杀没有来得及逃走的宦官赵忠等人，又下令关闭宫门，严禁出入，指挥士兵搜索宫中的宦官，不论老幼皆斩尽杀绝，死者有二千多人，有些不长胡须的人也被当成宦官杀掉了。
正当袁绍在内宫大肆屠戮宦官的时候，董卓率领军队抵达洛阳西郊，于北邙阪下与少帝和陈留王相遇。董卓无意中得到了一张王牌，他拥簇着少帝，带着军队浩浩荡荡地开进洛阳城。
在何进决定调董卓领兵入京时，主簿陈琳曾经提醒他说：
“大兵一到，强者称雄，这样做是倒拿干戈，授柄于人，不但不能达到目的，恐怕还会引起混乱呢！”
目睹董卓八面威风，不可一世的模样，刚刚从泰山募兵回到洛阳的鲍信忧虑地对袁绍说：
“董卓拥有强兵，居心叵测，如果不能及早采取措施，就要陷入被动，如果乘他长途行军，士马劳顿，发起突然袭击，还能擒拿他。”
袁绍见董卓兵强马壮，心里害怕，不敢轻举妄动。
鲍信不由非常失望，带兵回泰山去了。董卓十分骄横，决意实行废立，以建立个人的权威。他傲慢地对袁绍说：
“天下之主，应该选择贤明的人。刘协似乎还可以，我想立他为帝。如果还不行，刘氏的后裔也就没有留下的必要了。”
袁绍一听非常生气，针锋相对地说：“天底下强大的人，难道只有董公你么！”说完横握佩刀，向董卓拱了拱手，扬长而去。
袁绍不敢久留洛阳，他把朝廷所颁符节挂在上东门上，逃亡冀州。董卓下令通缉袁绍，当时有人劝董卓说：
“废立大事，不是一般人能理解的。袁绍不识大体，因此害怕逃跑，并非有其它意思。如果通缉他太急，势必激起事变。袁氏四代广布恩德，门生、故吏遍布天下。如果袁绍招集豪杰，拉起队伍，群雄都会乘势而起，那时，关东恐怕就不是明公所能控制得了，所以不如赦免他，给他一个郡守当当，那么，他庆幸免罪，也就不会招惹事端了。”
于是，董卓任命袁绍为勃海太守，赐爵位为邟乡侯。
中平六年（189年）九月，董卓废少帝为弘农王，立刘协为帝，是为汉献帝，他自署相国，又自称“贵无上”，性极残忍。
是时，“洛中贵戚室第相望，金帛财产，家家殷积。卓纵放兵士，突其庐舍，淫略妇女，剽虏资物，谓之‘搜牢’”。
董卓擅行废立和种种暴行，引起了官僚士大夫的愤恨，他所任命的关东牧守也都反对他。各地讨伐董卓的呼声日益高涨。
而讨伐董卓，袁绍是最有号召力的人物，这不仅因为他的家世地位，还因为他有诛灭宦官之功和不与董卓合作的举动。
本来，冀州牧韩馥恐怕袁绍起兵，故派遣几个部郡从事驻勃海郡监视，限制袁绍的行动。这时，东郡太守桥瑁冒充三公写信给各州郡，历数董卓罪状，称“受董卓逼迫，无以自救，亟盼义兵，拯救国家危难”云云。
韩馥接到信件，召集部属商议，他问大家：“如今应当助袁氏呢，还是助董氏呢？”治中从事刘子惠正色说：
“兴兵是为国家，如何说什么袁氏、董氏！”
韩馥语塞，脸有愧色。迫于形势，韩馥不敢再阻拦袁绍，他写信给袁绍，表示支持他起兵讨董。
初平元年（190年）正月，关东州郡起兵讨董，推举袁绍为盟主。袁绍自号车骑将军，与河内太守王匡屯河内，韩馥留邺，供给军粮。豫州刺史孔伷屯颍川，兖州刺史刘岱、陈留太守张邈、广陵太守张超、东郡太守桥瑁、山阳太守袁遗、济北相鲍信与曹操屯酸枣，后将军袁术屯鲁阳，各有军队数万。
董卓得知袁绍在山东起兵，就把袁绍的叔父袁隗以及在京师的袁氏宗族全部给杀了。董卓接着派大鸿胪韩融、少府阴循、执金吾胡母班、将作大匠吴循、越骑校尉王镶来晓谕劝解袁绍等各路军队。
袁绍指派王匡杀掉了胡母班、王镶、吴循等人，袁术也捕杀了阴循，只有韩融因为德高望重免于一死。此时，豪杰大多归附袁绍，而且因他一家遭难受感动，人人想着为他报仇，所以州郡蜂拥而起的部队，没有不打袁氏旗号的。
董卓见关东盟军声势浩大，于是挟持献帝，驱赶洛阳百姓迁都长安。
但是讨伐董卓的各州郡长官各怀异心，迁延日月，保存实力。酸枣驻军的将领每日大摆酒宴，谁也不肯去和董卓的军队交锋。酸枣粮尽后，诸军化作鸟兽散，一场讨伐不了了之。
董卓西走长安后，袁绍准备抛弃献帝，另立新君，以便于驾驭，他选中汉宗室、幽州牧刘虞。当时袁氏兄弟不睦，袁术有自立之心，他假借维护忠义，反对袁绍另立刘虞为帝。
袁绍写信给袁术，信中说：
“先前我与韩文节（韩馥）共谋长久之计，要使海内见中兴之主。如今长安名义上有幼君，却不是汉家血脉，而公卿以下官吏都媚事董卓，如何信得过他……”
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