正中的閤门时与董卓的侍婢私通，担心事情会败露，心里时常惴惴不安。
初平三年（公元192年），司徒王允和仆射士孙瑞秘密谋划诛杀董卓。
因为吕布与王允是州里同乡，又在拜访王允的过程中，把自己多次要被董卓杀掉的情状告诉王允，所以王允便将诛杀董卓的计划告知吕布。
吕布曾经得到王允的优厚接待，又怨恨董卓，因此答应王允作为内应的要求。吕布起先因为自己与董卓名为父子而犹疑，但在王允的开导下答应王允。
同年四月辛巳日，吕布命令同郡骑都尉李肃率领勇士秦谊、陈卫等十多人穿着卫士的衣服伪装成卫士，
守在北掖门等待董卓，董卓经过北掖门的时候，李肃用戟刺杀董卓，董卓身穿甲衣未能刺入，
仅是手臂受伤从车上摔下来，大声呼喊吕布救其性命，吕布表示奉诏讨贼，用长矛刺杀董卓，夷灭董卓三族。
吕布升任奋武将军，假节，仪同三司，封温侯，与王允共同执掌朝政。
杀掉董卓后，吕布劝说王允杀尽董卓部将，王允没有答应。当时百姓谣传要杀尽凉州人，原先跟随董卓的凉州将领们很担心，都在拥兵自守。
吕布派遣李肃奉诏令诛杀牛辅，牛辅忤逆诏令率领部队与李肃交战，李肃失败，逃跑至弘农，被吕布所杀。
牛辅被其亲信杀掉后，李傕等人派遣使者进入长安向王允请求赦免，王允没有答应，因此李傕等人联合起来，率军十余万人进攻长安城，长安城固若金汤，围攻八天，却没有攻下来。
初平三年（公元192年）六月，吕布军中有叟兵反叛，将李傕部众引入城中，吕布与李傕在城中大战，不能得胜，吕布率领几百骑逃出武关奔往南阳，想去投奔袁术。
吕布自认为杀掉董卓替袁术报仇，袁术会感恩自己。但袁术厌恶吕布为人反复无常，拒绝接受吕布来投。
投袁术不成，吕布只好北投袁绍。吕布和袁绍联合，在常山击败张燕。吕布有匹好马，名叫赤兔，吕布凭借此马常和自己的亲信成廉、魏越等人冲锋陷阵，大破张燕军队。
战后吕布请求袁绍给他增加军队人数，又纵容将士抢掠，因此遭到袁绍的猜忌和防范。
吕布发现袁绍对自己有防范之心后，请求回归洛阳。袁绍秉承旨意让吕布兼任司隶校尉，表面上说会送吕布走，实际上想除掉吕布，
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