金旋见曹操重兵东击河北，徐州防守空虚。命陆逊部兼汝南防务，留马岱、凌统率领四万兵马协助陆逊。自率马超、庞德、沙摩诃、杨秋、关兴、张苞六将共十一万兵赴寿春，与周瑜部会合，准备攻击徐州、下邳。
时曹彰、官亥、韩馥、夏侯恩、荀攸率军五万守徐州，张英、牛金、陈登率军一万守都阳，夏侯淳、程远志、夏侯威、程昱率军四万守下邳。
金旋率军与周瑜合军后，命凌操、杨秋率军四万驻守建业，程普、沙摩诃率军四万驻守寿春，自与周瑜起兵十五万攻取徐州。大军到达徐州，围住城池，四面攻打。
曹彰军少，使人往许昌告急。曹操此时已无兵可调，让曹彰部设法坚守。金旋大军攻打数日，不下。金旋与周瑜商议对策，周瑜曰：“曹军兵力单薄，不敢出城作战，唯有强攻一策。”金旋曰：“吾思得一策，此乃疲兵之计也。分派诸将为三路，一路为马超、蒋钦五万兵马；一路为庞德、邢道荣五万兵；一路由公谨、赵云五万兵马。每路攻打四个时辰，昼夜不停。没有几日，守兵必倦，那时全力攻城，城必下也。公谨试思何如？”周瑜抚掌称妙。
次日周瑜分派诸军，每日攻击不息。荀攸虽是智谋百出，但是面对疲兵之策，却是无计可施。因为每路大军之力，若不严密防守，均可能破城。城内守军日夜守卫，荀攸使官亥统兵出城相扰，又为金旋部击败。
第三日夜，金旋统领合军重兵攻击，时徐州守兵疲劳之极，军无战力，金旋兵数三倍于守兵，攻不多时，城破。官亥等将统兵保护曹彰从东门逃往都阳，城中守兵几无还手之力，降者二万余。随曹彰逃至都阳者仅两万。金旋攻下徐州，命诸将整编降兵。整编后得兵两万，命张苞统之。
徐州失守，曹操命曹休、曹洪、陈群三将率七万兵马驻守定陶，防备金旋军乘胜北上。金旋此时安民已毕，命寿春留守两将程普、沙摩诃四万兵马赶赴徐州，准备攻打都阳、下邳。时金旋徐州驻军共达二十一万，命周瑜率十三万兵马攻击都阳。
时曹操纳郭嘉之计，发檄天下，书金旋十六项大罪，诏天下人共讨之。金旋知曹操欲乱其后方，命甘宁、严颜、诸葛谨三将率部下巡视各郡。又命每路军抽出一将二万兵马，回驻相邻内郡，以防不测。然金旋用人，疑者不用，用者不疑。曹操之诏并未见效，金旋内郡，未有乱者。