袁绍想立汉宗室刘虞为帝，使人报术，希望得到袁术支持。
但是袁术观汉室衰微，早已心怀异志，不愿意拥立成年的汉朝皇帝，于是托辞公义不赞同袁绍的提议，兄弟两人因此积怨翻脸。
当时孙坚进攻董卓尚未返回，袁绍以周昕为豫州刺史，想夺取孙坚的地盘，袁术引兵击退周昕。
此后袁术转而与公孙瓒以及陶谦结盟，与袁绍相互争霸。但是群雄大多依附袁绍，袁术怒骂他人宁可追随自己“家奴”（指庶出的同父兄长袁绍）也不追随自己，还写信给公孙瓒说袁绍不是袁氏子孙。
袁绍于是联合刘表，想南北钳制袁术，术乃召回孙坚率军攻打刘景升，不久后孙坚征讨刘表时战死。
为了消灭袁绍的盟友曹操，袁术联同朝廷任命的兖州刺史金尚挥军攻击兖州。
术屯军于封丘，之后又有黑山贼的余部以及匈奴于扶罗等助战，与曹操战于匡亭，但是大败。
袁术退保雍丘，南回寿春，守将陈瑀不让其入城，袁术退守阴陵，集合军队攻击陈瑀，陈瑀逃回下邳。
袁术又率领余部前往九江郡，杀死了扬州刺史陈温而自领扬州牧，又兼称徐州伯，封部将张勋、桥蕤为大将军。
李傕等攻入长安后，想结交袁术，于是授左将军，假节，进封阳翟侯。
并派遣太傅马日磾到各地给受封的将军侯爵举行拜授仪式，袁术抢了马日磾所携的军中符节，然后把他关押起来不再放他回去。
公元194年（兴平元年），袁术攻徐州，与刘备相持于盱眙、淮阴。
后吕布趁机夺取徐州，袁术于是打败了刘备，占领了徐州广陵等地。
以吴景为广陵太守。公元195年（兴平二年）春正月，曹操军临武平，袁术所置陈相袁嗣降。
据《魏略》记载，曹操一次外出时遇袁术部曲追杀，幸得曹真（原名秦真）之父秦邵（字伯南），冒名顶替，袁术部曲误以为他就是曹操，遂杀之而去，使曹操躲过一劫。（在此之前，秦真被曹操认为义子，改名曹真。）