公元196年10月，铁毅带步骑3万人，亲自支援徐晃军。准备攻取西北中枢长安。郭嘉献计曰：“主公，关中乃兴强秦之地，西凉将帅十几个，但皆不成气候，不能联合。唯韩遂、马腾最强，也是后患耳。如今帝室崩趄，关中诸将皆想拥兵自持，我军可间之，再各个击破。李傕、郭汜、离乱百姓，弑君父，众叛亲离，可先攻之。主公以为先帝报仇之名，兴义师，此为名正而据天时。再派使者，告诉段煨、马腾、韩遂、张济等，愿意联合，只求诛此二人泄愤，并无割地，夺官加害之意。此为合纵而间人和。据上郡以高凌下，此为地利。再派偏师，出商洛，以为呼应，此为奇兵。剪灭李、郭，占据长安、潼关后，以并州兵锋，关中诸将莫敢争锋。然后再恩抚威重并使，关中乃定！”
铁毅采用了郭嘉的计策，派大将徐晃，坚守上郡，接济大军粮秣，保护粮道。派姜叙为偏师督帅，带于毒、等山地步兵精锐五千步军，翻越司隶弘农西面的大山，进入关中的商洛山地区。于大军两路包抄，准备进攻长安。离间果然生效，李、郭、二人于张济的联合并不稳固。张济带兵弃城离开关中，向荆州方向转进。我军没费一兵一卒，就占据了出发阵地，上郡的漆垣。由于张济部队的不告而别，长安北面，门户洞开。
铁毅亲带五千精骑，飞骑前进，顺利接受了原来由张济军把守的，没（去三点水加示部旁）栩县城。兵锋直指长安，长安是西汉的都城，城坚池深。西汉历代帝王，几乎都曾加固过长安城防。长安城八水环绕，黄河水系的渭、泾、沣、涝、潏、滈、浐、灞八条河流,它们在西安城四周穿流。这不但使长安附近，成为关中粮仓，还增加了防御系统坚固系数。铁毅飞骑夺取，长安北面渭水上的霸桥。正遭遇李傕部队，来加强防御的大队骑兵。于是，双方上万骑兵，在渭河河谷，展开了惊心动魄的厮杀，李傕兵多，并州军兵精将勇。
双方是杀得天昏地暗，日月无光，杀声震天，从上午一直厮杀到黄昏。双方士兵的尸体堵塞了河道，渭水变成了一条血河。厮杀中，双方不断增兵，先后又投入了上万兵力。一向骁勇的西凉兵，遇到了更为勇悍的并州兵。西凉军已不是8年前那支，经过长期和羌族作战的西凉兵了，长安的生活，败坏的军纪，已经让他们消磨得孱弱了起来。而本来就强悍的并州铁骑，则从来没有休息下来过一刻。
凶猛的并州将领，更是比当年的吕布，凶猛多少倍。吕布再勇，不过一人。陷阵营再猛，也不过一营。可现在，铁毅、典韦、许褚、高顺、哪一个不是勇不可挡，其余八营骑兵，战斗力，无一不可以和当年的陷阵营比勇。伤亡比超过了一比五，近两万西凉骑兵，被八千并州骑兵打得大败，被斩首万余人，而并州军伤亡不足三千人，阵亡的更是不足千人。西凉骑兵被杀破了胆，弓箭，并州骑兵的弓弩太厉害了，扑天盖地。许多西凉骑兵，连甲胄都没有配备，三分之二的都被射成了刺猬。和重甲骑兵硬碰硬，根本就占不到便宜，对方不怕弓箭，兵刃又锋利。以往并州骑兵的马匹吃亏，可现在并州的杂交战马，不但冲击力、暴发力，不次于西凉马，耐力更胜。西凉军的将领，只要升起旗帜，就被干掉。西凉军大败，我军猛追，直追到长安城下。李傕最精锐的骑兵，几乎在这场硬碰硬的较量中，损失干净。
郭嘉道：“敌胆已丧，长安城坚，不可用强。应该网开三面，强攻一面，给西凉兵，虚留生路。不要急攻，等攻城军，和重甲步军上来了，再组织攻城。”铁毅照准郭嘉之计。等到攻城军和5000重甲部队上来了，才组织部队攻城。攻城军现在已经配备齐全，久经训练。抛石车、与三弓弩，几百台，矢石如雨，打得那个准啊！最可怕的霹雳蛋，就是用麻布包上石块，和黑火药的石块。投石车，将点燃的霹雳蛋扔上去，除了砸伤，撞击的威力，敌军还得灭火，不灭火，麻布烧透了，里面的黑火药，燃烧起来更可怕。要是投在了密闭空间，还会爆炸。给与守军的心理震撼，太巨大了。
火力准备足足三十分钟后，五千重甲步兵，开始乘坐云梯车，箭楼车，开始攻城。显得又宽又深的护城河，在移动舟桥面前，几乎不起什么作用。铁毅军猛攻了三天，巨大的伤亡，让李傕、郭汜抗不住了。从来没有打过这样的仗，守城的比攻城的伤亡还大。两人决定，弃城西逃，北城城墙，已经被投石车，砸塌多处，失去了城墙，面对并州精兵，根本没有取胜的机会。两人甩残部五万余人从西门出逃，又遇到并州骑兵的伏击，又大败了一场，只逃走了不足柒千骑兵，所有的步兵，都丢在了这里。我军骑兵，封锁了渡口和桥梁，拼命的抓俘虏。光俘虏就抓了3万五千多人。
铁毅领骑兵继续追击李、郭，命令步军，巩固西安城防，分兵攻取，原来李郭得势力范围。得知李、郭主力败北西逃，李傕的侄子李利，放弃潼关天险出逃。被早已等待的姜叙军堵截。隐藏在李利身边的并州死士长风，混乱中一枪刺死了李利，并州军，尽收其众。
铁毅放出风去，献上李傕首级，赏十万金，献上郭汜首级，赏五万金。谁收留二人，就是和并州为敌，并州与它不共存于世。重赏和威胁，使两人彻底成了丧家之犬，其余西凉将领，不但不收留李、郭、还派兵加入围杀二人的行动。一月后，郭汜被部下暗杀，李傕，则被金城势力的猛将阎行诛杀。铁毅派使者，亲自将酬谢的赏金，送到了阎行哪里。
李、郭伏诛，长安、潼关到手。可关中还有十余股大小势力，关中还是没有彻底平定。这时，病愈理政的荀彧，为铁毅举荐了一个贤才，来安抚关中。荀彧书信中曰：“原侍中、尚书仆射钟繇有智谋，若属以西事，公无忧矣！（原来的尚书仆射钟繇，有智谋，假如将西边的事情托付他，主公就无忧了。）钟繇是颍川长社人，自献帝遇害后，就回乡避难了。铁毅亲赴颍川相请，钟繇出仕并州。
铁毅加封钟繇为安西将军，长安太守，总督长安、上郡、河东兵马。留下部分河东精兵，尽调河东屯军，前来驻守。将李、郭旧部几万人，老弱的编为民屯，精壮两万人，编为屯军，实行军屯。留下姜叙编练西凉降兵，李堪、候选等将领统带河东兵马，这几人辅佐钟繇。钟繇修书与凉州的金城势力韩遂，天水的马腾势力结好。安抚八百里秦川的大小势力，西凉旧将段煨等势力。恢复关中地区的农业生产，清剿山贼，溃兵，开通通往凉州的商路。
西凉旧将大小十余股，合起来还有近五万兵力，分别盘踞在右扶风，与京兆尹的山区，以及左冯翎的山区，以及流落在黄河岸边。钟繇采取剿抚并用的政策，先击破了几股半兵半匪的小股势力，以及李、郭、二人不降的残部。又对其他西凉众将采取政治诱降，先后有几股势力倒向并州，并州在关中的兵力总数暴涨。畏于并州的兵势，感于并州钟繇的诚恳，以及高官厚禄的吸引，关中各部，先后都投靠了并州。
平定关中，占据八百里秦川，给并州势力，平添了六十余万人口，十余万兵力。钟繇在陈仓、漆县，子午谷出口、斜谷出口等连接凉州、益州、等要道，修建加固关隘，派兵驻守；在黄河两岸大兴屯田。铁毅又派并州商务司，成立长安商会，开通与西凉、益州汉中等地的贸易。派徐晃来整训各部军纪，大量的丁壮，卸甲归田，加入民屯。
铁毅减免了关中一年的钱粮。为了表彰钟繇的功劳，铁毅升钟繇以镇西将军，领司隶校尉。这可是重赏，张辽现在才是镇北将军，领并州牧。钟繇是铁毅文臣中，第二个加将军名号的，而且是第三个重号将军。
更让铁毅高兴得是，原来失去联系，渗透南阳郡的游击小组，都取得了联系。这四个小组，两个在伏牛山余脉一代活动，其中一组，占据了南阳郡西北偏远的丰乡城（现在陕西山阳县），发展到了上万人口，上千的武装，不但在南阳郡站住了脚，势力还渗透到益州的汉中郡的偏远地区。另一组，也发展到七八千人口，近千的武装，在南阳郡析县（现在河南西峡县）一带活动。另两个小组，在大别山余脉，和桐柏山区，也站住了脚根，两个小组的根据地（现在鄂豫皖三省交界之地）已经连成了一片，有三万多人口，和两千多人的武装。
铁毅对于这几个小组的创始人，大加奖赏。将原来上郡解放出来的几个游击小组人员，重新派往扬州和荆州，向冀州也增派了游击干部，加强那里的领导，充实干部力量。游击训练班每毕业一期，人员就分赴这几个地方。强弓、硬弩、盔甲、利刃，粮食物资，都大力支持，偷偷运往这些地区。