张郃有些不解，徐晃倒是见机甚快，赞道：“主公好计谋！公孙康见强大的乌桓毁于一旦，若我军往袭，他许是会与袁氏兄弟联手抵抗我军。若我军不至，公孙康举目回顾，知道难敌主公之手，他于是顺水推舟，就借袁氏兄弟之首级来向主公邀功。”
“公明所言甚是。我们班师回走，许是刚刚过了榆关，袁氏兄弟的首级就会如约而至。”曹操说到这里，似是看到实景，脸上露出得意的神色。
张郃见曹操的意志很坚定，似乎他预言的事情正在发生，于是摇摇头，依旧将信将疑。
事情的发展正如曹操预料一样，袁氏兄弟逃到辽东，公孙康先是收留了他们，又派人时刻侦知曹操的动静。当公孙康得知曹军已从柳城班师的时候，遂在马厩内安排好府兵，然后邀请袁氏兄弟入马厩牵马，欲一同出外狩猎。袁氏兄弟不明白公孙康为何有兴趣突然出外，因为他们也懂天寒之时非狩猎最佳时机，心中狐疑，但还是入了马厩之中，伏兵顿起将兄弟二人绑起来，然后让他们抛在结冰的地上。公孙康这时含笑看着他们，袁尚嚷道：“公孙将军为何这样对待我们？”
袁熙叹道：“他欲用我们向曹操邀功，你到此时还不知吗？”
袁尚道：“既如此，地上太冷，还是拿来坐席最好。”
公孙康哈哈笑道：“你们的头颅马上要行千里路，要坐席有什么用处？”
曹军南行出了榆关，公孙康的使者携带袁氏兄弟的头颅献给曹操。曹操大喜，嘱陈琳行文，向皇帝表奏公孙康为襄平侯，并授为左将军。如此一来，辽东、辽西归入曹操的治下。
曹军和内迁的乌桓、汉民众数十万人，他们一路行走的动静颇大，日耗费粮草甚巨，当其未到榆关的二百里走廊里，因人马众多，淡水又复缺少，无奈间只好杀马饮血止渴。大队人马好歹过了榆关，又南行到了碣石道，猛然见到一个树木丛生、泉水四溢的碣石山（今河北省昌黎县北三十里），曹操于是下令大军止行安营。
榆关以北此时已入冬季，林木枝叶已落，而此碣石山位于榆关之南二百里处，山间清泉喧响，林木、草丛犹绿，与关外实为两个天地。曹操此次取得征伐乌桓的胜利，公孙康又刚刚送来袁氏兄弟的首级，令曹操一团高兴。他歇息一夜后，次日辰时就带领众人游览了碣石山，还登上碣石山顶眺望东部大海，其时秋风渐起，海面洪波涌动，曹操触景生情，因赋成《步出夏门行》诗四则，此选二则，诗曰：
东临碣石，以观沧海。
水何澹澹，山岛竦峙。
树木丛生，百草丰茂。
秋风萧瑟，洪波涌起。
日月之行，若出其中。
星汉灿烂，若出其里。
幸甚至哉，歌以咏志。
神龟虽寿，犹有竟时。
腾蛇乘雾，终为土灰。
老骥伏枥，志在千里。
烈士暮年，壮心不已。
盈缩之期，不但在天。
养怡之福，可得永年。
幸甚至哉！歌以咏志。
曹操在诗序中写道：“云行雨步，超越九江之皋。临观异同，心意怀游豫，不知当复何从。”他心中还记挂着出征前众人对北伐和南征的争论，并在此透露出他当时很犹豫，不知道如何是好？但观其诗中所述，他在描绘大海吞吐日月、包蕴万千的壮丽景象之时，显示自己以景托志和胸怀天下的豪迈情怀，表明他最终认为北伐正确。
这是因为征服了乌桓，意味着稳定了北方；袁氏势力彻底消灭，根除了心腹之患；公孙康现在内附，从此北方再无重大反对力量，则曹操在这场逐鹿中原的战斗中取得了最后的胜利。曹操此时越发感到郭嘉当初力主北伐的主张正确，是日晚间又到郭嘉所居的帐中探望。
郭嘉其时已数日水米未进，身子骨瘦如柴。曹操入帐后坐在其榻前，只见郭嘉艰难地睁开了双眼，他看到曹操想说话，然仅是“啊啊”数声，终究不能囫囵说句整话。曹操观其眼神中失去神色，心中一紧，眼泪又不绝地涌了出来，他执起郭嘉那瘦弱的双手，摇头道：“为了我的功业，害得奉孝如此模样。不值啊，不值！”
为彰郭嘉之功，曹操亲自书写上表，其中盛赞郭嘉之功：“自在军旅，十有余年，行同骑乘，坐共幄席。东擒吕布，西取睦固；斩袁谭之首，平朔土之众。逾越险塞，**定乌丸；震威辽东，以枭袁尚。”
汉献帝当然遵从曹操之意，加封郭嘉为贞侯，给其家人食邑千户。曹操回到邺城，觉得给郭嘉家人的食邑太薄，又表请皇帝，再为其增邑八百户。