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孙瓒同姓，平时又与公孙瓒多有来往，而且公孙瓒待他甚厚。所以公孙纪就连夜逃到公孙瓒营中，将刘虞出兵的消息告知了公孙瓒，公孙瓒这才得到了消息。
本来在巨马水大捷之后，长史关靖和从事范方就建议公孙瓒先取幽州为根基，再与袁绍决战。毕竟袁绍有一州之地，而公孙瓒虽然在东光大胜黄巾之后，控制了青州平原和冀州渤海等郡，但手头上的地盘和实力还是比不上手握冀州九郡的袁绍，所以关靖才会劝公孙瓒取幽州。
不过公孙瓒还是执意与袁绍决战，毕竟冀州的富庶远不是幽州可比的。
而刘虞正好赶巧在这时候送上门来，所以公孙瓒也就在关靖的再三劝谏之下，决定先灭刘虞，扫清后方，占据幽州，再与袁绍决战。
于是，公孙瓒便回师迎战刘虞。
刘虞十万大军声势浩大，公孙瓒兵力是远远不及。不过刘虞却不擅兵事，当公孙瓒回到蓟县占据要地之后，才遭遇刘虞的大军。
可此时公孙瓒身边的兵力却是很少，因为自回蓟县以后久久不见刘虞兵马，公孙瓒就与部将商议，决定趁刘虞集结大军，幽州各郡空虚之时，趁势袭取郡县，以乱刘虞军心，断其根本。
所以，刘虞十万大军开到公孙瓒面前，公孙瓒身边只有数千兵马。
公孙瓒自觉不敌，本想逃走。结果刘虞的兵士不擅作战，又因刘虞早传下军令，：“此战杀公孙瓒一人足矣，三军不可多造杀戮，更不得损害房屋，骚扰百姓，妄取民物。”
所以刘虞大军在攻打公孙瓒驻守之地的时候，因诸多顾及，一时间竟没把公孙瓒的驻地打下来。反而让公孙瓒看清了刘虞的虚实，然后让麾下那装备了数百新式环首刀的亲兵趁势突袭，又顺风纵火，以致把刘虞打得大败。
而且刘虞还一路向北逃窜，最后公孙瓒在居庸县追到刘虞。只用了三日，公孙瓒就打破了居庸城，生擒了刘虞。
不过公孙瓒活捉刘虞之后，并没有将刘虞杀掉。而是继续让刘虞做幽州之主，不过只是傀儡罢了。
自此，幽州实权正式落入了公孙瓒的手上！