建安九年（公元204年）正月，曹操为了攻打邺城，特意截断淇水，引入白沟，打通了运粮通道。二月，袁尚又去平原攻打袁谭，留下审配、苏由守邺城。曹操进军到洹水时，苏由想当内应，结果计划泄露，只好投奔曹操。曹操到了邺城，又是堆土山，又是挖地道，发起猛烈进攻。袁尚派尹楷驻守毛城，保障上党方向的粮道。四月，曹操留下曹洪继续围城，自己带兵去打尹楷，打败尹楷后又回来。接着，在邯郸击败袁尚的部将沮鹄，成功占领邯郸。易阳县令韩范、涉县长梁岐见状，直接献城投降。徐晃建议：“二袁还没消灭，其他城池都在观望，咱们应该重赏这两人，给其他人做个榜样。”曹操采纳了建议，赐给韩范、梁岐关内侯的爵位。黑山贼首领张燕也派人来表示愿意帮忙，曹操封他为平北将军。
五月，曹操改变攻城策略，下令毁掉之前修筑的土山和地道，转而在邺城周围挖起了壕沟。这条壕沟环绕邺城四十里，刚开始挖得又浅又窄，故意做出好像很容易跨越的样子。守城的审配在城上望见，心里直发笑，觉得曹操这是在白费力气，也不出城抢夺有利地形。可曹操趁着夜色，连夜加急深挖拓宽，把壕沟挖得宽二丈、深二丈，还引来漳河水灌进沟里，一下子就把邺城变成了一座“水城”。这一招太狠了，没多久，城里就饿死了一大半人。
到了七月，袁尚带着一万多兵马回来救邺城。还没到城下的时候，他想先让城里的审配知道援军到了，就派主簿李孚先进城报信。李孚也是个狠人，他砍了根棍子当作“问事杖”，绑在马边，头戴平上帻，带着三个骑兵，趁着天快黑的时候来到了曹操的包围圈外。他一路大喊自己是都督，沿着北边的包围圈向东走，每遇到曹操的士兵，就大声呵斥，还根据情况假装要处罚他们。就这么大摇大摆地穿过了曹操的军营，来到了南边的包围圈。到了邺城的章门，他又故意发火，把守围的士兵绑了起来。趁着士兵们慌乱，他让人打开包围圈，快马加鞭冲到城下，城上的人放下绳子，把他拉了进去。审配等人见到李孚，又惊又喜，城里的士兵们欢呼雀跃，高喊万岁。曹操手下把这件事报告给曹操，曹操笑着说：“这小子不光能进城，还会再出来。”李孚知道城外的包围越来越紧，不能再冒险了，就建议审配把城里的老弱病残都放出去，节省粮食。夜里，他们挑选出几千人，让这些人举着白旗，从三个城门一起出去投降。李孚则带着三个骑兵，穿上降兵的衣服，混在人群中，趁着夜色成功突围。
袁尚的援军到了之后，曹操的将领们都觉得：“这是回家救援的军队，士兵们肯定会拼命，咱们不如先避一避。”曹操却分析说：“如果袁尚从大路来，咱们确实要小心；但要是他沿着西山来，那就等着被咱们活捉吧。”结果袁尚真的沿着西山来了，向东到了阳平亭，离邺城还有十七里地的时候，在滏水边扎营。夜里，袁尚军队举火向城里示意，城里也点火回应。审配见状，赶紧带兵从城北杀出，想和袁尚里应外合，冲破包围。曹操早有准备，迎头截击，审配吃了败仗退回城里，袁尚也被打得落荒而逃，跑到曲漳重新扎营。曹操乘胜追击，把袁尚的营地也包围了。包围圈还没完全合拢，袁尚就害怕了，派人向曹操投降。曹操可不想放过他，反而把包围圈缩得更紧。袁尚只好趁着夜色逃跑，躲到了祁山，曹操又追过去继续包围。袁尚的部将马延、张顗等人在战场上直接投降，袁尚的军队顿时大乱，他自己只能逃到中山。曹操缴获了袁尚军队的所有辎重，还拿到了他的印绶、节钺和衣物，让人拿到城下给城里的人看，城里的人心一下子就崩溃了。审配却还在鼓舞士气，大喊：“大家坚守死战！曹操的军队已经疲惫不堪了，幽州的援军马上就到，咱们不用怕！”有一次曹操巡视包围圈，审配埋伏好弓弩手，一箭差点射中曹操。
审配哥哥的儿子审荣是东门校尉，八月戊寅这天夜里，他打开城门，放进了曹操的军队。审配在城里拼命抵抗，最后还是被活捉了。辛评的家人被关在邺城的大牢里，辛毗听说后，急忙跑去想救人，可惜他们都已经被审配杀了。曹操的士兵把审配押到营帐前，辛毗气得拿起马鞭抽打审配的头，骂道：“你这奴才，今天死定了！”审配毫不畏惧，回骂道：“你们这些家伙，就是因为你们才让冀州沦陷，我恨不得杀了你！你以为今天就能决定我的生死？”过了一会儿，曹操亲自审问审配，调侃道：“之前我巡视围城的时候，你射的箭怎么那么多？”审配硬气地说：“我还嫌射得少呢！”曹操感叹道：“你对袁氏忠心耿耿，也算是尽到了臣子的本分。”本来曹操还有意饶他一命，可审配慷慨激昂，宁死不屈，再加上辛毗等人在旁边痛哭不止，要求严惩，曹操最后只好下令将他斩首。临刑前，审配还大声呵斥刽子手，让自己面向北方，说道：“我的主公在北方！”曹操后来亲自到袁绍墓前祭拜，痛哭流涕，还安慰了袁绍的妻子，归还了他们家的宝物，赏赐了不少衣物和粮食，保证他们的生活。