巾之乱时，丘力居钞略青、徐、幽、冀，四州被其害，公孙瓒无法抵御。朝廷派宗正刘虞任幽州牧。刘虞到任后，派遣使臣到游牧民族中晓以利害，责令他们献上张纯的首级。丘力居等听说刘虞到了，纷纷派遣使者前来沟通归附之事。公孙瓒担心刘虞立功，暗中派人在途中暗杀这些使者。游牧民族明白此事后，便绕道到刘虞处。刘虞上报朝廷撤掉驻防军队，只留下公孙瓒统万余步兵、骑兵屯驻右北平。
中平六年，张纯被其门客王政杀掉并把首级送给刘虞。刘虞因安抚游牧民族有功而被授予太尉之职，封为襄贲侯。不久，又迁刘虞为大司马，公孙瓒为奋武将军，封为蓟侯。
初平二年，青州黄巾军攻打渤海，聚众三十万，欲与黑山军会合，公孙瓒率步骑两万人在东光南大破青州黄巾，斩首三万余。青州黄巾军弃辎重，奔走渡河。公孙瓒等他们过到一半时出击，再次大败黄巾军，死者数万，俘虏七万余人，车甲财物无数，于是公孙瓒威名大震。
初平三年，袁绍屯军广川县，与公孙瓒战于界桥南二十里处。公孙瓒有精兵三万。袁绍命其将麴义领精兵八百在前，布强弩千张于两翼。公孙瓒轻视袁绍兵少，纵骑兵出战。麴义命士兵伏于楯下不动，等公孙瓒军到十步前，一时同发，公孙瓒大败。袁绍军生擒了严纲并斩其首。麴义追公孙瓒到界桥，公孙瓒率兵还击，再次被打败。于是公孙瓒逃到蓟县，在县城东南另筑小城自守，与刘虞临近，渐渐结下仇恨。袁绍派部将崔巨业率兵攻打公孙瓒的故安，不下，在引军南归时，在巨马水被公孙瓒大军追上，大败，七八千人阵亡。公孙瓒想乘胜追击，却又在龙凑被袁绍打败，双方战成均势。
初平四年，刘虞认为公孙瓒穷兵赎武，和袁绍连年的作战是对百姓严重的迫害，故而想要节制公孙瓒的行为。然而公孙瓒闻此事却大怒，继而变本加厉的掠夺百姓，如此暴行更是加深了和刘虞之间的矛盾。
最终刘虞为了阻止公孙瓒的恶行，决定率兵十万攻打公孙瓒。当时，公孙瓒的部曲放散在外，仓卒欲从东城逃走，刘虞的士兵不习战，又下军令不准骚扰百姓，不许损害民居，导致久攻不下。公孙瓒于是招募精兵数百人，顺着风势放火，趁势杀入刘虞兵营，刘虞大败。刘虞与他的部下往北逃到居庸。公孙瓒三天就攻破了居庸城，活捉刘虞及其妻子儿女回到蓟县。此时董卓已死，献帝派使者段训给刘虞增加封地，令其督统六州，升迁公孙瓒为前将军，封易侯。公孙瓒诬陷刘虞与袁绍谋取称帝，胁迫段训斩刘虞及其妻子儿女于蓟市。公
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