呂蒙率眾兵出合肥，大約是在章武二年的臘月辛酉。
當時隆冬白雪，天寒地凍，吳人們又沒有馬，只能穿著冬衣在齊腿深的大雪裡行走，故而走得極慢。加之進入徐州後，一路行來，民生極為凋敝，東人們又多去穆陵關守衛，無人來接濟呂蒙麾下的糧草，以致呂蒙不得不在半路休整，持曹操手書來聯絡徐州各城，如此耽誤了大量時間。以至於吳人們趕到琅琊即丘時，已是在二月乙未了。
呂蒙此時探得情形，得知臨淄已為西朝十萬大軍重重包圍，東萊郡縣業已淪陷，唯有穆陵關尚在支撐，不由得大驚失色，他對副將朱然說道：“短短三月，不料形勢敗壞至此，此戰若不勝，恐怕天下人心將定了。”為此，他決意違背孫權的臨行吩咐，率部強攻西軍，先破袁譚，再為臨淄城解圍。
只是西軍多有騎兵，重甲又遠較自己為多，若與其野戰，恐怕並不能勝，呂蒙思慮良久，打算以智取勝。
他聽聞袁譚除去在穆陵關對峙外，又遣使徐州各郡，廣泛招降，一時便起了假降的心思。他把麾下的徐州士卒調出來，合為一營，由潘璋帶領，而後換上從徐州各城討來的東人衣裝與東軍旗幟，而後遣使從小路間行至袁譚部中，詐稱是東海太守薛封的行伍，就駐紮在即丘左近，部下約有三千餘眾，此時都願向朝廷歸降。
袁譚雖不知呂蒙來援的訊息，但也對這支降兵頗為陌生，他便與使者細細詢問徐州地理風情，以作試探。但使者本就是徐州人，早年隨周瑜參與過下邳之戰，對徐州地理瞭然於心，但有所問，無不對答如流，這才令袁譚放下疑慮。袁譚繼而大喜，頓時想出一個計策，打算令這群降兵前去穆陵關中，設法騙開關城城門。雙方約定以在城上舉三面白旗為號，到時一開城門，漢軍便趁勢攻入關內，穆陵便唾手可得。
呂蒙收到回覆後，當即笑道：“我本來還指望潘將軍臨陣襲擊，不料袁譚還嫌不夠，竟要自陷於絕地之間啊。”於是與穆陵關中袁熙聯絡。在二月庚子之日，袁熙在關城上亮起三面白旗，而後大開城門。袁譚見狀大喜，立刻領兵攻入城內。
卻不料帶大眾入城之際，城牆上忽然鼓聲大作，關牒兩側箭落如雨，令西軍將士措手不及、正慌亂間，民屋之間又湧出無數東軍軍士，持長矟斫刀與西軍對砍，西軍陣型散亂，只能匆匆往關城外退去，但呂蒙也率五千精銳，走小道繞至關城北側，與城中袁熙裡應外合，將入城的數千漢軍團團包圍，盡數俘虜，其中也包括了西軍的濮陽都督袁譚。
袁熙與袁譚作為骨肉兄弟，時隔多年終於再見，雖然一人身為俘虜，但另一人也身處窘境，兩人一時都唏噓不已，袁譚問袁熙說：“如今曹操已然勢窮，顯雍又何必為東朝陪葬呢？我已與陛下商量過，只要顯雍歸順，必保無恙，你我兄弟團聚，豈非善事？”
而後又勸呂蒙說：“君乃吳人，當知孫氏本與朝廷多年友善，亦無仇讎，何必執迷不悟？君頗有才，我可為君言於陛下，賞功封侯，將來三公為誰，亦未可知。”
呂蒙一時無言，但袁熙卻聽得大怒，抽刀罹罵說：“劉備殺你親父，又殺顯甫（袁尚），與你家血海深仇，你卻為他說話，當真是無情無義之徒！我看你是我兄長，方才饒你一條性命，你要再這麼說，我就割了你的舌頭！”
袁譚卻苦笑道：“大人在時，是望我家興旺昌盛，你若是惹得我家滅族，九泉之下，又有何面目去見大人？”袁熙聽罷，也不再言語，而是將袁譚扣留城內，與呂蒙謀劃如何去臨淄解圍。呂蒙以為，既然西軍多有騎兵，平原上野戰定然不利，而臨淄東南多有山地，不如緣山而行，依山建壘，步步為營，逼迫劉備率軍上山來戰，拖延攻城的時間。再等待孫權帶兵攻入豫州，說不定便能使西軍撤兵了。
袁熙贊同呂蒙設想，便留兩千兵馬看守袁譚與穆陵關。自己則率剩餘兵力與呂蒙合併，兩軍共三萬眾向臨淄開進。時值仲春時節，輕風萌動，嫩枝吐綠，一路都是鶯語花香，但隨著越靠近臨淄，呂蒙卻察覺出一些不對來，沿路的人家炊煙竟然越來越少，待到距離臨淄二十五里左右，周遭已經遍地荒蕪，全無人影，實在是咄咄怪事。
等到前線的斥候回來報告，呂蒙才弄清了事情原委：原來西軍之所以遷民，是打算效仿炎興六年時平滅更蒼的戰術，在淄水下游築壩，再進行一次水淹臨淄！
這令呂蒙恍然大悟，繼而大感為難。一旦漢軍開始水攻，臨淄周遭便會淪為一片水澤，除去舟師之外，旁人完全無法出入。在這種情況下，漢軍可以從容收縮防線，只需將兵力固守在堤壩左右，便足以起到圍城的效果，原本制定的步步為營牽制西軍的計劃，可能就要因此而作廢了。
被逼無奈下，呂蒙和袁熙決意在西軍築壩完成前進行一次強攻。進攻的地點選在臨淄西南面的堯王山上，此地地形複雜，一旦進攻不利，吳軍也可以往山中撤退，騎馬的西人很難追得上。但呂蒙又不無自嘲地想到：若一開始便沒抱有大勝的念頭，最終的結果也只是一場聊勝於無的騷擾罷了。
大約在當天夜裡，月亮在雲層的稀疏間隙偶爾露頭，為大地增添了一股陰森慘敗的管線，彷彿不是照在人間一般。到了子夜，吳人們在山道間用一條彎彎曲曲的縱隊前行，沒有別的命令傳下來。雖然此前已經休息過一次，但人們多是用雙腳走路，此時都禁不住有一些疲倦，哪怕是最敏銳的斥候也是如此。
脫離大隊的斥候在朦朧的白色之中打不起精神，為了不讓自己睡著，只能一直不斷地掐自己的手背。就在這個時候，他們終於走出了山麓，看到前面有一團團橘紅色的光影。這才反應過來，大軍已經距離西軍不到三里地了。
呂蒙頓時振奮精神，與潘璋率兩千丹陽精兵潛伏到營前約半里的一處小丘間，待後續部隊稍稍集齊後，他們突然向西營內發起猛攻，很快就鑿穿了哨衛臨時組成的防線，徑直衝殺到西軍營帳之間，然後在幕僚間又是狂嘯，又是放火，企圖以此來擾亂西軍軍心。
在此地鎮守的正好是大將軍關羽所部，他當夜正好睡意全無，就在桌案前挑燈讀《漢書》，此時聽聞營外一片大亂，又隔簾望有火光翻騰，頓時提了偃月刀出營來看。此時周圍士卒多手足無措，也分不清來斫營的有多少人，見有人往北面跑，於是也就像積雪崩碎般往北面跑，如潮水般擁過關羽主帳。關羽見狀也不行軍法，而是強拉了一些士卒，問道：“來斫營的有多少人？”大家都慌慌張張說不清楚，只說人很多。關羽便說：“不過是些想借天黑來唬人的小賊罷了，有何可懼？你們跟在我身後，且看我殺退他們，若我不敵，再退不遲。”
說罷關羽就點了幾個親信的名字，結成一道小圓陣往前面走，旁邊路過計程車卒見主將身處火光間，卻淡然如履平地，不由得生出傾慕之心，又相互鼓勵說：“大將軍乃是天下第一的武人，有他坐鎮，賊人是來自討苦吃了！”於是也整頓心緒，呼喚著周遭同袍結陣跟上。
黑夜與火光狂舞的夜晚，西人們其實並不能看清戰場的走向，只是本能地根據前方的行進速度來判斷廝殺的慘烈程度。但在後方的西人士卒卻驚訝地發現，隨大將軍走了兩刻，腳步卻並未停下分毫，似乎前方從未有過敵人一般，但他們分明地聽到前方金鐵交擊之聲與殘酷的哀嚎之聲。原來前來斫營的吳人竟不能阻擋關羽分毫。
吳軍不意在斫營後還能遭到如此強力的反撲，一時將士氣短，不知所措，呂蒙連忙朝周遭大喊，令將士只能一面放箭一面後退，試圖按計劃退往山內。但營間狹窄，士卒也身心勞累，許多吳人連射了數次弓後，就不能再戰了。
吳軍再試圖向山間逃命。下山容易上山難，士卒們沒法跑贏剛飽睡了一頓的西人，雙方乍一接觸，頓時潰敗如潮。若不是關羽身邊只有三千餘眾，恐怕大半吳軍都得交代在此處。但即使如此，潘璋與兩千多名吳軍殿後戰死，四千餘吳軍被漢軍俘獲，呂蒙見狀，不得不率殘部往穆陵關回退。
結果行至半道，袁熙又得到訊息，說是留守關城的兵卒為袁譚所說服，已經答應向西軍投誠了，並請袁熙一併反正，這聽得袁熙滿腔怒火，當場斬殺了前來說降的信使。但已經於事無補，關城既已落入西軍手中，他們也只好領吳軍走海曲小路，趁關羽大軍展開追擊之前，迅速地離開了青州戰場。