汉主在许，咨郗虑、华歆等以禅礼。时曹昂为魏太子、曹德为太仆，颇惊惧，约与勋并至许都，以谏汉主。少府耿纪、司直韦晃、太医令吉本为乱，挟前尚书令荀，欲劫汉主及二曹，矫诏以害曹操。先是，勋直入宫中，知乱起，乃与曹皇后同谋，之前任侍中，德望犹在，遂控御尚书台并郎卫官，与部曲亲护汉主。纪、晃等逼宫，荀不肯从贼，撞死殿上，贼遂并为勋所执。恐彼等或攀污汉主，乃不请命而尽诛之。自是，曹操代汉之志坚矣，唯勋以“东南不决，益、凉未平，此非当时”为言，时刘备亦据蜀中，觊觎非份，操乃缓之。
旋闻汉主还洛阳，勋乃驰返鄄城，劝操“挟天子以令诸侯”。先是，毛说操曰“奉天子以讨不臣”，荀说以“奉主上以从民望”，勋之计虽略同、，然“挟天子”语，实汉魏相代之萌也。操深然勋计，遣曹洪将兵迎汉主；勋亦自请先发往谒以申勤王之意。道逢匈奴左贤王去卑部劫夺民庶，勋使夏侯兰挫其锋，擒左谷蠡王潘六奚为质，据偃师以待去卑。单于於夫罗与去卑并至，将五千骑围之。勋单骑出，面责於夫罗，又诡言曹洪雄师在三十里外，斯须便至。於夫罗惧而请成，还所掳汉民。汉民由勋得活者数千，故中郎蔡邕女琰亦为勋所救。
勋与曹操论河东治政得失，乃进兴工商策，使罢近途关津，齐截税率，十取其一，朝廷督察，不使方镇擅收。操善纳之，又以勋前制火箭车，乃使入幕府，参司空军事，命以监军器工坊。又屡咨以方面军略，勋颇进奇谋，然多密而不载。其所荐鲁肃、司马懿、张既、陆议等，后皆荷方面之任，时以其识人之能，亚于荀。
“神器至大，有德乃居，汉家泽被，莫敢不从。然前天子归于雒中，绍鄙勤王之勋；车驾迁乎许县，反起觊觎之意。其刻剥河北，甸报酬罄，骤做祸乱，淫刑斯逞。罄南山之竹，书罪未穷；决东海之波，流恶难尽。是乃穷奇灾于上国，暴于中原，若逞其恶，则三河纵封豕之贪，四海被长蛇之毒，斯百姓歼亡，殆无遗类。
十五年，吕布为陈宫所惑，与刘备联兵寇关中。操遣勋使布，说布绝备，许以凉州封布，布虽允，却羁押勋，要操以粮秣。勋乘间潜结布将杨岳、姜叙等，使疏陈宫，并说布引兵向西域。
秋，从操伐袁绍。修仁之战，沮授成擒，勋责以大义，说授降，又献计使董昭伪作授书于授子鹄，书多涂抹，射入邺城中。时审配守邺，刑法严苛，军将多不满，伪书至，人各相疑，城内大乱，冯礼献城南突门以降，配侄审荣擒配，遂克。
三年三月，曹嵩卒，曹操与诸曹、夏侯俱赴丧归谯，留勋等守都。将军董承、许耽，议郎吴硕等谋劫汉主，矫诏以讨操，以勋与尚书令荀、御史中丞钟繇为操股肱，议先除之。乱起，耽亲将兵攻勋，勋先有备，聚家人部曲逆之，诛耽。时董承已至德阳殿，要劫汉主，勋率宿卫入宫，与承等交兵殿上，趁机杀之。遂亲执槊柱立殿门，营护汉主，其乱始平。
再从曹操征袁术，围寿春。其守惠衢诈降，诱操入城，放火以断归程。时勋与曹纯、荀攸等候于城外，急驱卒撞门而入，并献马于操。袁军合围，勋几不免，匿于吕布旧将秦谊家中，幸运得脱。后虽得寿春，伤损颇众，或劝却兵，操不能决，问策于勋。勋遂取舆图，以白子象操军，黑子象群雄，曰：“公欲灭袁术，则必与孙策战。策恃江为险，胜则囊括淮上，威胁许都，败则退守江东，我无海军，终难往追，是无可速胜也。若袁绍平灭公孙，据四州而南，公何故对？不若先取河南、弘农，以图关西，关西下，则吕布、张扬辈不敷虑也。乃可遣使先发河南，持节督吕布、段煨先入关中，为王前驱；我得关西，即遣布就并州，与绍相争。”又献《令州郡一时罢兵诏》，劝操上奏汉主，传檄天下，以定分正名，清算民气。