吕蒙率众兵出合肥，大约是在章武二年的腊月辛酉。
当时隆冬白雪，天寒地冻，吴人们又没有马，只能穿着冬衣在齐腿深的大雪里行走，故而走得极慢。加之进入徐州后，一路行来，民生极为凋敝，东人们又多去穆陵关守卫，无人来接济吕蒙麾下的粮草，以致吕蒙不得不在半路休整，持曹操手书来联络徐州各城，如此耽误了大量时间。以至于吴人们赶到琅琊即丘时，已是在二月乙未了。
吕蒙此时探得情形，得知临淄已为西朝十万大军重重包围，东莱郡县业已沦陷，唯有穆陵关尚在支撑，不由得大惊失色，他对副将朱然说道：“短短三月，不料形势败坏至此，此战若不胜，恐怕天下人心将定了。”为此，他决意违背孙权的临行吩咐，率部强攻西军，先破袁谭，再为临淄城解围。
只是西军多有骑兵，重甲又远较自己为多，若与其野战，恐怕并不能胜，吕蒙思虑良久，打算以智取胜。
他听闻袁谭除去在穆陵关对峙外，又遣使徐州各郡，广泛招降，一时便起了假降的心思。他把麾下的徐州士卒调出来，合为一营，由潘璋带领，而后换上从徐州各城讨来的东人衣装与东军旗帜，而后遣使从小路间行至袁谭部中，诈称是东海太守薛封的行伍，就驻扎在即丘左近，部下约有三千余众，此时都愿向朝廷归降。
袁谭虽不知吕蒙来援的消息，但也对这支降兵颇为陌生，他便与使者细细询问徐州地理风情，以作试探。但使者本就是徐州人，早年随周瑜参与过下邳之战，对徐州地理了然于心，但有所问，无不对答如流，这才令袁谭放下疑虑。袁谭继而大喜，顿时想出一个计策，打算令这群降兵前去穆陵关中，设法骗开关城城门。双方约定以在城上举三面白旗为号，到时一开城门，汉军便趁势攻入关内，穆陵便唾手可得。
吕蒙收到回复后，当即笑道：“我本来还指望潘将军临阵袭击，不料袁谭还嫌不够，竟要自陷于绝地之间啊。”于是与穆陵关中袁熙联络。在二月庚子之日，袁熙在关城上亮起三面白旗，而后大开城门。袁谭见状大喜，立刻领兵攻入城内。
却不料带大众入城之际，城墙上忽然鼓声大作，关牒两侧箭落如雨，令西军将士措手不及、正慌乱间，民屋之间又涌出无数东军军士，持长矟斫刀与西军对砍，西军阵型散乱，只能匆匆往关城外退去，但吕蒙也率五千精锐，走小道绕至关城北侧，与城中袁熙里应外合，将入城的数千汉军团团包围，尽数俘虏，其中也包括了西军的濮阳都督袁谭。
袁熙与袁谭作