熹平五年十仲春，朝议北讨鲜卑，分三路出塞邀击，太祖以别部司马隶于右路护乌桓校尉夏育。鲜卑可汗檀石槐令三部大人逆战之，三路隔断，军情恍忽。太祖烛见万里，窥得真假，乃于晚日军中用饭时急谒之，自请为前部，不避剑矢，疾趋弹汗山。育许之，太祖即拔本部千五百人，两日连趋百里，直至歠仇水下，鲜卑王庭方五千兵，见之震恐，待雄师援，将毕其功于一役也。然中路使匈奴中郎将臧旻忽败，使麾部属吏孙坚突围告之，育闻之，亦肝胆俱丧，乃遗辎重、弃太祖而走。太祖深夜闻之，仰天叹曰：“夏育虽恶，然军中士卒皆无辜也，且若其为檀石槐衔尾所食，则燕代之地无兵矣，数郡百姓将为苛虐。”乃决意夜渡歠仇水，火烧弹汗，以身诱檀石槐回军。将渡，诸将皆尽力抢先，自求先登而请太祖安坐河南，太祖厉声问曰：“临阵奋战，大丈夫岂可隔河而望活乎？”言尽，乃以一部疑兵临桥扰敌，自领军暗以马匹连绳相结做浮桥，遂亲握马首而渡。既渡，不及披甲，便复发神武跃马突阵，众将隔河观之，无不奋发，乃争相入水。敌军甚众，太祖既抢先而战，又无甲，乃屡受刀矢。凡受数创，皆不裹，凡受数矢，皆折而掷地，由是全军用命，贼众丧胆。当是时也，将有失马者或拽袍泽马尾突阵，士有矢尽者皆索鲜卑尸身续射，故贼虽众，仍至速败。太祖乃逼近王庭，举火焚之，夏夜风盛，其光烟直映百里，震惊漠南。鲜卑军瞥见，纷繁北走救之，汉军大部幸而得返。太祖创重昏倒，范、当护之，死战得脱，又遇雨失道，几死者数矣，赖天佑沿河重入塞内，遂返屯平城。高顺时为军中陪隶，有大功，太祖拔为军侯，赐字素卿。
勋知太祖来救，夜坠城往见，问以方略。太祖答曰：“仆燕地一匹夫，自弱冠而受国恩。今黄巾骤起，天下震惊。虽鄙人，愿提三千幽燕之士，南下河洛，以定社稷，以此开罪，何负天下人乎？！”勋壮其言，起而拜，与联名上疏。朝廷赞成，诏太祖领三千骑，入洛言事。太祖乃严选上谷代郡突骑两千，渔阳铁骑一千，并白马义从及娄圭、韩当、张飞等，奔驰南下。旬日而至孟津，破贼帅马元义部，洛阳为之一肃。何进时为大将军，素知太祖之能，力荐之。灵帝遂拜钛祖为五官中郎将，以骑都尉曹操副之，令出东郡讨贼帅卜已。钛祖以柏人令董昭有策画，征为护军司马，并急召程普等，未至，而贼已北破清河，西叩轘辕，洛阳震惊。钛祖与幽燕并三河骑士七千众歃血盟誓，曰：不弃一人于敌阵，不遗一骨于他乡。遂急出至白马，令关羽奇袭下之，贼众震恐。
秋，雁门饥，太祖发军粮两屯于太守郭缊赈之。郡中豪强大户闻之，无不感佩，遂合力出粮，一郡赖以得安。八月，迎赵皇后，成礼于平城。
年底，南宫尚书台有雌鸡化雄，一身毛皆似雄，但头冠尚未变。及发，洛中震恐，阉寺遮面而走，士人言论汹汹。当日，复又交州事情，四郡沦陷。南宫平城门无端自塌。太祖为尚书郎，亲目所见，惊诧当场。待归，更与王允、田丰等急谋诛宦。
三月，郡中骤遇鲜卑万骑侵入，于柳城虏郡守母，载以叩郡治阳乐。太祖临卢龙，又汇兵数千，欲有所为也。然辽西广漠，自卢龙出柳城三百里，出阳乐五百里，所虑尤无能也。时娄圭在侧，献奇计，欲以太祖切身犯险，摆布皆怒，拔刀示刃者数矣。太祖乃排众曰：“子伯者，弃家来投，千里相随，吾视之为股肱，安可疑乎？”遂行。