袁尚围城，袁谭于是派遣辛毗向曹操求援，但辛毗见曹操时反而建议曹操应以此机会吞并河北，曹操于是派大军攻袁尚，袁尚立即退兵回救邺城。此时袁尚部下吕翔、吕旷叛变归顺曹操，袁谭却暗中刻将军印绶意图招降他们二人。
曹操知道袁谭并非一心归顺自己，但为了不让袁谭再与袁尚联手，于是让其子曹整娶袁谭女儿为媳妇以安其心。曹操还封其为青州刺史。
建安九年（204年），袁尚再攻平原，审配写了一封信给袁谭，袁谭看到书信后登城而泣。曹操派兵围邺解除袁谭之危。
曹操围邺期间，袁谭立即叛变，略取甘陵、安平、勃海、河间。攻击袁尚于中山，袁尚败走故安，投靠袁熙。
袁谭吞并袁尚部众，屯龙凑。曹操知道袁谭叛变后大加训斥，归还袁谭的女儿。十二月，曹操征讨袁谭，在城门口扎下营寨，袁谭连夜逃往南皮，靠近清河边驻守。
乌桓峭王欲领五千骑援助袁谭，但为牵招所说服而不出兵。
建安十年（205年）正月，曹操兴兵进攻南皮，袁谭奋力抵抗，终于在曹操急攻之下战败，袁谭披头散发，死命打马逃跑，追赶他的虎豹骑士兵料想他不是一般人，加紧追赶。
袁谭从马上掉了下来，回过头来说：“喂，放我过去，我能够使你富贵。”
话没说完，头已落地。这时候曹操杀了郭图等人，将他们的妻子儿女也杀了。
袁谭一生都是悲哀的，身为长子却没有受到长子应有的对待，最后反而让臣子摆了一道。
让审配和逢纪等人拥护自己的弟弟上位了。
其实也不怪袁尚，本来袁谭用人不明，郭图这等只知道谄媚主上的奸臣，袁谭居然还极其的相信他，难怪审配等人不敢轻易立其为主。
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