第三日深夜，就在呂布又一次擊退聯軍夜襲，精疲力竭地退回關內休整，並接到董卓“令其率部斷後，隨後跟進撤離”的含糊命令時，董卓已率其核心部曲、心腹將領，以及搜刮的最後一批財貨，悄然打開了虎牢關西門，在夜色的掩護下，迅速遠離了這座血戰多日的雄關，朝著洛陽方向急退。
李傕、郭汜所部在完成最後的疑兵佈置和破壞準備後，也在黎明前最黑暗的時刻，點燃了關內部分糧草輜重，製造混亂，然後尾隨董卓主力而去。只留下懵然不知、甚至對“斷後”命令心生疑竇的呂布及其麾下幷州、西涼混合部隊，以及一座開始燃燒、逐漸陷入混亂的虎牢關。
天色微明。
聯軍前哨很快發現了虎牢關上的異常——往日戒備森嚴的關牆上，人影稀疏，旗幟歪斜，甚至有幾處冒起了黑煙，關內隱約傳來喊叫聲和物品燃燒的噼啪聲，卻再無往日那般密集的箭矢擂石落下。
“報——！盟主！諸位將軍！虎牢關上守軍似有大變，防禦鬆懈，關內似有火光！” 斥候飛馬回報。
中軍大帳內，剛剛聚將的袁紹等人聞報，皆是一愣。
“董卓又在耍什麼花樣？” 袁紹狐疑道，“莫不是誘敵之計？”
曹操目光閃動：“無論是不是計，關上防禦鬆懈是真。可遣精銳上前試探，同時大軍做好準備。”
耿武也道：“曹將軍所言甚是。可令弓弩手上前壓制，派敢死之士攀城檢視。若真是有變，機不可失！”
袁紹點頭，當即下令。黃忠、趙雲各率一部精兵，攜帶雲梯盾車，小心翼翼逼近關牆。出乎意料，關牆上抵抗微弱，只有零星的箭矢射下，很快便被聯軍弓弩手壓制。數架雲梯輕易搭上關牆，敢死隊迅速攀爬而上，幾乎未遇像樣抵抗，便控制了關樓一段。
“關內守軍正在潰逃！董卓軍主力似已撤離！” 登上關牆計程車卒高聲呼喊。
訊息傳來，聯軍大營頓時一片沸騰！袁紹大喜過望，立刻下令全軍總攻！霎時間，鼓號震天，聯軍各部如同開閘洪水，從多個方向湧向虎牢關。關門很快從內部被開啟，聯軍大隊人馬蜂擁而入。
關內的抵抗比預想的還要微弱。除了少數來不及逃走或負隅頑抗的西涼兵，以及一些被遺棄的傷兵，幾乎見不到成建制的董卓軍。呂布及其部眾，在發現董卓主力已悄然撤離、自己被留下“斷後”的殘酷事實後，又見聯軍大舉入關，心知大勢已去，也無心戀戰，在呂布的率領下，從西門突圍而出，向西敗退。
不到半日，這座阻擋聯軍多日、付出了無數鮮血的天下雄關虎牢關，便輕而易舉地落入了聯軍手中。關牆上插上了聯軍的旗幟，尤其是“車騎將軍耿”、“後將軍袁”、“兗州劉”等諸侯旗幟，迎風招展。
中軍大帳移至關內。袁紹志得意滿，看著繳獲的少量軍械和滿目瘡痍的關牆，捻鬚笑道：“虎牢天險，終為我所破！此乃諸位同心戮力之功！董卓匹夫，懾於我軍兵威，竟棄關而逃，可見其心虛膽怯！今夜當在關中大擺慶功宴，犒賞三軍，然後兵發洛陽，迎回天子！”
“盟主英明！” 帳中一片附和之聲，許多諸侯臉上都露出了輕鬆的笑容，彷彿討董大業已然成功在望，接下來便是進軍洛陽，分享勝利果實了。
“盟主，諸位，” 就在一片喜慶氣氛中，耿武清朗的聲音響起，帶著一絲不容置疑的凝重，“此刻慶功，恐為時過早。”
帳內安靜下來，眾人看向耿武。
耿武走到地圖前，手指點向洛陽：“董卓並非戰敗潰逃，而是主動放棄虎牢，其行倉促，卻有餘力焚燬部分輜重，佈置疑兵，顯是早有預謀。他為何要棄此天險？”
他目光掃過眾人，沉聲道：“只因虎牢已非必守之地！董卓遷都長安之心，早已昭然若揭。洛陽於他，已成累贅。他棄虎牢，下一步，必是放棄洛陽，甚至……” 他手指重重一點洛陽，“焚燬洛陽，攜天子百官，西逃函谷，退守長安！若我等在此慶功宴飲，耽擱時日，則董卓必已遠遁，屆時得到的，不過是一座廢墟空城，天子則被挾持更深！我等興兵討賊，匡扶社稷之初衷，豈不落空？天下人又將如何看待我等？”
這番話如同一盆冷水，澆在了眾人頭上。曹操首先反應過來，擊掌道：“文遠所言，一針見血！董卓狡詐兇殘，行事果決，既能棄虎牢，必敢棄洛陽！若讓其挾天子安然退入函谷，則我等勞師遠征，血戰之功，盡付東流！屆時董卓據崤函之固，天子在其手，發號施令，我等反而進退失據！當務之急，絕非慶功，而是立刻挑選精騎，輕裝疾進，追擊董卓，務求在其焚燬洛陽、遁入函谷之前，截住其主力，至少，也要救出天子，或重創其軍！”
孫堅也豁然起身，因為激動牽動傷口，疼得咧了咧嘴，但仍咬牙道：“耿車騎、曹將軍說得對！董卓老賊，害我兄弟，此仇不共戴天！豈能容他輕易逃走？請盟主速發兵追擊！”
袁紹被幾人一說，也有些醒悟，但看著帳中許多諸侯面露疲色、眼含期盼（盼著慶功分潤），又有些猶豫：“這個……諸位將士連日苦戰，方才克關，正當休整。且董卓西逃，必留斷後之兵，恐有埋伏。是否……稍作休整，再行追擊？”
“兵貴神速！”耿武斬釘截鐵道，“董卓攜掠天子百官，輜重繁多，行動必緩。我軍可遣騎兵精銳，倍道兼行，定可追上！縱有斷後埋伏，以騎兵之利，亦可衝破！若等其退入函谷，憑險固守，則悔之晚矣！請盟主下令，武，願率本部幽州、涼州鐵騎為先鋒，即刻追擊！”
馬騰立刻出列：“馬某願隨車騎將軍同往！”
曹操也道：“操願率本部兵馬，與文遠同行！”
孫堅、鮑信等人也紛紛請戰。
見耿武、曹操等人態度堅決，且所言確實有理，袁紹也不好再堅持慶功。他沉吟片刻，終於下定決心：“好！就依文遠、孟德之言！追擊董卓，救駕勤王，確是當務之急！文遠，孟德，你二人可各率本部精銳騎兵，即刻出發，輕裝追擊，務求咬住董卓！本盟主率大軍隨後接應！其餘各部，整頓兵馬，隨後跟進！”
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