因参与诛杀宦官的行动，袁术头上的光环更加耀眼。袁绍得罪董卓逃奔冀州后，袁术还在洛阳。为了拉拢袁术，董卓任命他为后将军。袁术害怕董卓，逃出洛阳，出奔南阳郡。

　　关东诸侯联合讨伐董卓时，袁术也加入其中，他驻军鲁阳，号称数万大军，恰逢长沙太守孙坚杀了荆州刺史王叡和南阳太守张咨后来到鲁阳，袁术于是和孙坚合兵，上表朝廷让孙坚行破虏将军，领豫州刺史。自己趁机占据南阳郡。

　　南阳郡号称东汉第一大郡，有三十七城，户口数百万，袁术坐拥大郡，又有孙坚做得力助手，其骄豪的天性便充分暴露出来。袁绍虽为盟主，但袁术并不服他。汉献帝初平二年（公元191年），关东诸将见献帝年幼，又被董卓挟持，想另立幽州牧刘虞为帝，袁绍写信给袁术，希望这个提议得到袁术的支持。但袁术见汉室衰微，早已心怀异志，不愿意立颇有民望的刘虞为帝，便“外托公义以拒之”。兄弟两人由此产生矛盾。

　　袁绍趁袁术派孙坚进攻董卓尚未返回之机，任命周昂为豫州刺史，袭击孙坚的地盘，夺取阳城。孙坚回兵击退周昂。袁术遂与公孙瓒结盟，与袁绍争地盘，袁绍则与荆州刺史刘表结盟对付袁术。

　　公元191年底，袁术派孙坚攻打刘表，刘表派部将黄祖迎战孙坚，孙坚打败黄祖，包围襄阳。在乘胜追击黄祖时被暗箭射杀。失去孙坚犹如断了袁术的右臂，从此以后袁术再也无力打败刘表。

　　公元192年，袁氏兄弟争夺扬州，结果袁术获胜。李傕入长安后，想结袁术为外援，以袁术为左将军。公元196年，袁术进攻刘备，侵夺徐州，占领了广陵等地。自以为地广兵强的袁术这时已狂妄到极点，他一直认为袁姓出自陈，是舜之后，又因当时有谶言说“代汉者当涂高”，以为说的就是自己。他听说孙坚得到传国玺，便拘留孙坚的妻子，强抢传国玺。他不顾群下的反对，于公元197年在寿春称帝，自称“仲家”。

　　当时曹操刚开始“挟天子而令诸侯”，袁术称帝等于否定了曹操手中天子的正统地位，这自然是曹操所不能容忍的。曹操先令吕布和吴郡太守陈瑀讨伐袁术，后来亲自率军东征袁术。袁术一败再败，至公元199年已山穷水尽，袁术坐在床上感叹道：“袁术乃至是乎！”抑郁成疾，呕血而死。

　　曹操曾问追随过袁术但不受重用的陈国人何夔：“袁术这个人怎么样？”何夔说：“天之所助者顺，人之所助者信。术无信顺之实而望天人之助，其可得乎！”曹操说：“为国失贤则亡，君不为术所用，亡，不亦宜乎！”

　　《三国志》评论说：“袁术奢淫放肆，荣不终已，自取之也。”