旋闻汉主还洛阳，勋乃驰返鄄城，劝操“挟天子以令诸侯”。先是，毛说操曰“奉天子以讨不臣”，荀说以“奉主上以从民望”，勋之计虽略同、，然“挟天子”语，实汉魏相代之萌也。操深然勋计，遣曹洪将兵迎汉主；勋亦自请先发往谒以申勤王之意。道逢匈奴左贤王去卑部劫夺民庶，勋使夏侯兰挫其锋，擒左谷蠡王潘六奚为质，据偃师以待去卑。单于於夫罗与去卑并至，将五千骑围之。勋单骑出，面责於夫罗，又诡言曹洪雄师在三十里外，斯须便至。於夫罗惧而请成，还所掳汉民。汉民由勋得活者数千，故中郎蔡邕女琰亦为勋所救。
八年，从征幽州，至于柳城。因袁熙兄弟往奔公孙度，操使勋策度襄平县侯，使斩熙、尚以报。功成，乃以幽州新定，留勋为刺史。
操南征刘表，孙权惧荆州平而将东取吴，乃使周瑜助表，又遣张昭往南阳说操，张往许都说荀，陈端、陆议往襄平说勋。勋以陆氏吴中大姓，慑孙氏威而实不平，乃与密商定策。遂将海师南下，扰乱吴、会，复使议访二郡高门豪族，以乱孙氏。
秋，从操伐袁绍。修仁之战，沮授成擒，勋责以大义，说授降，又献计使董昭伪作授书于授子鹄，书多涂抹，射入邺城中。时审配守邺，刑法严苛，军将多不满，伪书至，人各相疑，城内大乱，冯礼献城南突门以降，配侄审荣擒配，遂克。
十一年，拜为光禄勋。时董昭等联络百官，讽汉主晋曹操为公，封藩建国。勋因劝操于新国更建官制，以革汉弊。十仲春，勋假子魏觐汉主，献鲜卑方物，请用汉家衣冠。汉主赐魏冠服，及钱帛璧剑，封魏父诘汾归义侯，魏关内侯。以勋前收拓跋部，及定平州、扰吴会等功，封参户亭侯。
高以郭援侵端氏，勋将郡兵及匈奴兵袭太原，破永安。匈奴左谷蠡王潘六奚以尝为勋掳于偃师，深衔恨之，因而叛归署雁门太守郭，与军共围永安。先是，勋客谢徵制火药，勋至河东，乃密建工坊，造火箭车，箭尾以药引火助推，一车可十二箭齐发，射百步，车又饰以凶怪猛兽。至是乃以之御，兵大惊，觉得神异，自相扰乱，勋趁机掩击，会城外援至，乃大破之，诛潘六奚，获郭。勋以呼厨泉束缚不谨，又颇疑彼与去卑故纵奚，乃设想执之，迫其返平阳四县，迁匈奴兵于平周、离石。进据祁县，将兵来攻，时子淮在军中，勋命作书致淮，淮即背叛，军大乱。而勋亦以势众，祁县城小终不能守，乃乘间退兵。旋曹操败袁绍于官渡，亦退。勋返安邑，务农桑、兴政教、劝工商，翦除豪强，收四县所遗匈奴部众，编户齐民，郡中大治。
十年春，公孙度寝疾。逄纪时在度幕中，密致书于勋，言度已死，请军往征，愿为内应。纪前与熙、尚同奔度，度先纳焉而后杀熙、尚，纪阳降度而心实衔之，故欲假勋手为旧主复仇也。操时欲南征刘表，得勋报，以夏侯渊将骑二千往援。渊未至，而勋已克昌黎，进驻辽水。度时疾笃，子康视事，众心未一，乃撤辽水守，坚壁清野，据襄平、首山。度族弟模苦谏，而康不从，模乃请以海舟载兵，略勋粮道，康听之。幸勋前征幽州海商卫循等为海师保护，遂与典韦相合，破度将刘熙，粮道断而复通。军逼首山，适度死，康遁去无踪，张敞、王建等举城降，柳毅亦来归也，遂定平州。
八月，以勋守河东，侍中仍旧。未下车，即诛中郎将范先、郡掾卫固，一郡皆慑服之。时平阳诸县为南匈奴所居，勋亲往说单于呼厨泉，使附操，以挠并州。又开石炭矿，以石炭易钱，期仲春而郡仓充盈，乃募兵四千，以备袁绍。陈琳为绍草檄以讨操，勋作《讨袁绍檄》以应，辞曰：