曹操围攻三个月，决水围城，吕布军中上下离心，其部下侯成、宋宪、魏续反叛，缚了陈宫投降，吕布在白门楼见曹军攻急，大势已去，于是令左右将他的首级交给曹操，左右不忍，便于十二月癸酉（199年2月7日）下城投降。
吕布被捆到曹操面前，对曹操说，“我对手下部将可是够厚道了，是他们临时一起背叛我罢了。”
曹操说，“你背着你的妻子，与你几个部下的妻子私通，怎么能称为厚道呢？”
吕布沉默不语。
——这事是有的。
吕布要求曹操松绑，说勒得太紧了。
曹操笑说，“捆绑老虎不得不紧。”
吕布又说：“曹公得到我，由我率领骑兵，曹公率领步兵，可以统一天下了。”
曹操颇为心动，但刘备在一旁说，“明公您看见吕布是如何侍奉丁建阳和董太师的吗！”
曹操听了刘备的这话，才铁定杀死吕布。
吕布死前大叫着说，“大耳儿贼刘备最不能相信！”
最终，吕布被缢杀，就是把弓套在受刑人脖子上，弓弦朝前，行刑人在后面开始旋转那张弓，弓越转越紧，受刑人的气就越来越少，最后终于断气，然后把头割下来悬挂在木桩的顶上。
其部属陈宫、高顺亦拒降被处死，张辽则领兵向曹操投降。
曹操下令将吕布、陈宫、高顺的首级送往许都彰功，然后下葬。