瓒投降。公孙瓒又被升为中郎将，封都亭侯，进而驻守辽西属国，与胡人相互攻击五、六年。丘力居等人劫掠青、徐、幽、冀四州，四州深受其害。但公孙瓒无力抵抗。朝廷评论宗正官东海刘虞既有德行威仪，又曾任幽州刺史，戎狄等少数民族也曾归附于他，如果派他去镇守安抚，可以不兴师动众而得到安宁，于是便派遣刘虞担任幽州刺史。刘虞上任伊始，即派使者去胡人那里，晓之以利害，并责成他们交出张纯的首级。丘力居等人听说刘虞回来了，十分高兴，各派使者去见刘虞，并将部队撤回了各自的领地，公孙瓒害怕刘虞功高过自己，偷偷派人杀死丘力居的使者。胡人得知这一消息，改道去见刘虞。刘虞撤回了各路人马，只留公孙瓒带领步、骑近万人，驻守右北平。张纯丢下妻儿老小，只身逃到鲜卑，被他的门客王政所杀，将首级献给了刘虞。王政被封为列侯。
刘虞因为有功被拜为太尉，封襄贲侯。适逢董卓到洛阳，刘虞又迁升为大司马，公孙瓒为奋武将军，封为蓟侯。关东义军讨伐董卓，董卓于是劫持皇帝西迁长安，征召刘虞为太傅，因路途阻隔，这一命令没能传到。袁绍、韩馥等商议，认为皇帝被奸臣所挟持，天下人心无归处，刘虞乃皇帝亲族，而且知名度很高，是众望之所归，于是想拥立刘虞为皇帝。派使者去告诉刘虞。刘虞始终不肯答应。袁绍等人又劝说刘虞领尚书事，按旧制执掌分封爵位、任命官职的权力，刘虞仍不听，但仍旧与袁绍保持着联系。刘虞的儿子刘和任侍中，住在长安。天子想从长安回洛阳，派刘和改装从董卓那里溜出来，偷偷出武关去找刘虞，让他带兵接自己东返。刘和途经袁术驻地，与他述说了天子的意思。但袁术想利用刘虞做他的后援，于是强行扣下了刘和，不让他去见刘虞，同时保证部队向西开拔，让刘和写信将这件事告诉刘虞，刘虞得到刘和的书信后，派遣数千名骑兵到了刘和那里。公孙瓒得知袁术另有所图，不想派遣军队，也阻止刘虞发兵，刘不听。公孙瓒害怕他劝阻刘虞出兵的事被袁术知道而遭他怨恨，也派遣他的堂弟公孙越，带领数千骑兵去袁术那里，以便与袁绍结为友好，暗地里又让袁术将刘和抓起来，夺了他的兵权。为此，刘虞与公孙瓒之间的矛盾更深了。刘和从袁术那里逃了出来，在北进的途中又被袁绍扣留。这时候，袁术派孙坚驻守阳城，以防御董卓，袁绍派周昂去攻打阳城。袁术派公孙瓒与孙坚一起向周昂发动进攻，失败，公孙越被流箭射中，当场死亡。
公孙瓒非常气愤，说：“我弟弟死了，这场灾祸实由袁绍引起。”于是派兵驻扎在磐河一线，准备报复袁
