曹操的军队虽然人数相对较少，但正如沮授所言的那样“士卒精练”，都是精兵。《通典·兵》记载，曹操曾颁布《步战令》，内容主要有：一是绝对服从指挥。第一通进军鼓（330下为一通）后，全体做好战斗准备；第二通后，骑兵上马，步兵手持武器，集结待命；第三通后，依次出发；遇到紧急鼓声，各队要按照布阵官指定的位置迅速列好阵型，违反者斩；二是严格战场纪律。临战时不得大声喧哗，按照指令前进、后退、变换阵型，违令者斩；对退缩者，伍长可以杀士兵，什长可以杀伍长，以此类推；督战官可以斩杀退缩者；三是确保协同一致。骑兵部署于军阵两翼，游击骑兵部署于后方；本队士兵必须跟随本队旗帜前进，乱阵者有功不赏；前面的士兵跑到了后面，后面的冲到了前面，有功不赏；一部受到攻击，其他各部不积极营救的，斩杀其部将；四是严惩逃兵。表现胆怯者斩；临阵脱逃者斩；逃兵逃回家中，一天之内家属不报告者，将逃兵与家属一律处斩。后来，到了建安八年，曹操还颁布了《败军令》称：“《司马法》：‘将军死绥。’故赵括之母，乞不坐括。是古之将者，军破于外，而家受罪于内也。自命将征行，但赏功而不罚罪，非国典也。其令诸将出征，败军者抵罪，失利者免官爵。”（见《曹操集》）在曹操的严格训练下，曹军纪律严明，作战力很强，正如曹操后来在《军策令》中说的那样：“是时，士卒精练，不与今时等也。”
鉴于黄河渡口较多和袁曹力量对比悬殊的客观现实，曹操确定了逐次抵抗、后发制人的策略，这是因为，如果曹军将黄河作为主要防线，将备多力分，出现处处防御、处处被动的局面，因此，曹操只能将黄河防线作为次要防线，只是起到牵制、削弱、疲惫、迷惑袁军的作用，而将官渡作为主要防线，将袁军引诱至黄河以南、官渡以北进行决战。古黄河在荥阳折向东北，在黄河西北岸依次为获嘉、汲县、延津、黎阳数个地理坐标，东南则是荥泽、圃田泽、官渡、蒗荡渠（又称渠水），在以荥阳、白马津与官渡三点构成的巨大三角地带里，在这一三角地带里，白马渎、濮水横贯其中，濮水又在封丘一分为二，东南流去的被称为济水，在官渡的西北是原武（今河南省原阳县）、北偏东是延津，再往东北又有乌巢泽、白马山、白马城等地理坐标，其间，还有从黄河分流的流经酸枣城北、延津以南的酸水以及南燕县（在延津县东三十里）以东的阳清湖等等，这里有山、有河、有湖泊，能守能攻，正是两军决战的理想地带，于是，曹操在前一年就将两军决战的地点预设在了这里。建安四年八月，曹操亲自前往黎阳视察地形，九月回到许都，分兵驻守官渡，十二月，率领主力进驻官渡，此后，在闪电般击败刘备后，又于次年一月迅速回到了官渡，并在官渡构筑防御工事。据《水经注校·渠水》称：（渠水）“又径曹太祖垒北，有高台，谓之官渡台，渡在中牟，故世又谓之中牟台。建安五年……绍进临官渡，起土山地道以逼垒，公亦起高台以捍之，即中牟台也。今台北土山犹在，山之东，悉绍旧营，遗台并存。”《读史方舆纪要》卷四十七《河南二·官渡城》，称中牟台为官渡城。”《元和郡县志》载：“官渡台，俗号中牟台，亦曹公台，在（中牟）县北一十二里，曹操破袁绍于此。”《太平寰宇记》也称：“中牟台在县北十二里，一名官渡台，又名曹公台，故基在河南（当时的汴河之南），是为官渡城。”
策略和预设战场定下来以后，曹操作出如下部署：
一线：以东郡太守刘延率领一千步兵驻守白马；以平虏校尉于禁率领四千步兵驻守原武（今河南省原阳县），分兵守卫获嘉、延津。
右翼：以振威将军程昱率领七百人驻守鄄城。曹操见程昱兵少，想给他增加两千人马，但程昱不肯，说道：“袁绍拥有十万之众，自以为所向无前，今见我这里兵少，肯定非常轻视，不会前来进攻。如果增加我的军队，多了，袁绍就不得不来进攻，只要他发兵前来，一定能攻下鄄城，您的中路和我这里都会遭到无谓的损失，希望大人不要有所疑虑了。”袁绍见程昱的兵少，果然没有派兵前来，曹操对贾诩说：“程昱的胆量赛过古代的猛士孟贲和夏育！”琅邪相臧霸率领徐州精兵进攻青州。
左翼：以河内太守魏种监视袁军，并防止袁军从西面南下孟津，迂回洛阳；以建武将军夏侯惇率领五千人驻守敖仓（在今河南省荥阳市东北敖山，为古黄河与蒗荡渠的分流处，为古代的重要粮仓），分军把守孟津，上据《中国历代战争史》、《三国两晋南北朝战争史》等二手资料，不详原始出处。《三国志·夏侯惇传》仅记载：“太祖平河北，为大将军后拒。”夏侯惇在官渡之战中的任务，不见史籍记载，“平河北”作狭义理解应当指曹操建安八年以后进攻河北之事，从广义上理解似也应包括官渡之战。
中路：偏将军徐晃、裨将军张辽率领一万步骑驻守官渡（今河南省中牟县）。曹操率领督军校尉夏侯渊、裨将军关羽、广阳太守曹仁、曹仁弟议郎曹纯（是否此时就已是曹军精锐骑兵虎豹骑的主将不详）、校尉许褚等将与荀攸、郭嘉、贾诩、董昭、毛玠等与徐晃、张辽一起驻扎在官渡。
许都及其周边地区：尚书令荀彧总留后，乐进、李典率领一万人马驻扎许都；杨武将军张绣率军驻扎的陈留、己吾（不见《三国志》记载）。
右后方：以阳安都尉李通为征南将军与汝南太守满宠率领一万人马驻守汝南郡（今河南省平舆县），防御孙策。
左后方：以厉锋将军曹洪率领步骑一万驻防宛城（今河南省南阳市），以备刘表（不见《三国志》记载）。以蔡阳率领五千步骑驻扎叶（今河南省叶县），以防豫西黄巾军刘辟、龚都部。
以上据《三国志》以及《中国历代战争史》，个别地方如夏侯惇、张绣的驻地，没有找到原始出处，姑妄听之。