建安七年（202年），袁绍忧愤而死。之前袁绍以袁尚美貌及后妻刘氏所喜爱而欲立为继承人，但未正式表态，众人认为袁谭为长子应为继承人，但护军逢纪、别驾审配一向因为骄傲奢侈使袁谭反感，辛评、郭图都和袁谭亲近而与审配、逢纪有矛盾，审配等人害怕袁谭即位以后辛评等人为害自己，就伪造袁绍的遗命，拥戴袁尚作为继承人。袁谭不能继位，自号车骑将军，兵进驻黎阳。袁尚给他的兵力很少，而且派逢纪跟随他。袁谭请求增派军队，审配等人商议不给，袁谭发怒，一怒之下杀了逢纪，兄弟二人渐生嫌隙。

同年九月，曹操渡过黄河进攻袁谭，袁谭向袁尚告急，袁尚于是留审配把守邺县，自己率军队援助袁谭，与曹操在黎阳对峙。两军连续交战，袁谭、袁尚多次败退，固守黎阳。

建安八年（203年）三月，曹操攻黎阳外城，袁尚、袁谭出战，大败，二人连夜退往邺城。曹操进军攻击邺城，袁尚坚守城池，曹操不能取胜（一说为袁尚所败），于是收割其麦田，引军回许都，并派兵攻克阴安。曹操又用郭嘉之计，率兵南向荆州，等待袁谭、袁尚自相残杀。

战后，袁谭对袁尚说：“我方铠甲不精，所以上次被曹操打败。眼下曹操撤退，人人想着回家，趁着他们没有遇河，出其不意发兵进攻，可以彻底击溃曹军，这个计策不可失去。”袁尚因怀疑而没有同意，既不给袁谭增派兵力，又不更换铠甲。袁谭大怒，郭图、辛评借此机会对袁谭说：“要将军的父亲把将军过继给哥哥做后代的，都是审配用来构陷您的。”袁谭觉得有道理，就率兵攻打袁尚，双方在外城城门交战，袁谭战败，率领部队退回南皮（今沧州南皮县）。

袁谭兵败后，别驾王脩率领官吏百姓从青州前来救援，袁谭高兴，说：“保全我军队的人，正是王别驾啊。”当时袁谭部下刘询在漯阴叛变，诸郡响应，袁谭叹道：“如今举州背叛，是我不修德行导致的啊。”王脩说：“东莱太守管统虽然在海表，但此人不会反叛，必定会前来。”十多日后，管统果然抛弃妻儿到南皮支持袁谭，袁谭以他为乐安太守。袁谭想回去再攻打袁尚，王脩劝道：“兄弟相争，是败亡之道。”袁谭不高兴，但仍然明白王脩的志节。后又问王脩：“您有什么主意？”王脩说：“兄弟好比左右手，假如一个人准备同人格斗而弄断自己的右手，说‘我一定胜你’，像这样行吗？丢掉兄弟情分而不相亲，天下还有谁同他亲近？近来有人从中挑拨离间造成争斗，用来谋取一时的利益，希望您堵住耳朵不要听。要是杀掉几个阿谀奉承的手下，兄弟重新亲近和睦，来抵挡四方的敌人，可以横行天下。”袁谭拒绝；袁尚亲自率兵进攻袁谭，袁谭交战大败，婴城固守。袁尚包围南皮，袁谭逃奔平原。

袁谭退保平原后，袁尚驻兵于馆陶，袁谭进军击破袁尚，袁尚据险固守。袁谭追击，被袁尚所设伏兵大破，死尸不可胜计，袁谭逃回平原，袁尚穷追不舍，猛攻平原。

当初，袁谭在外门战败，郭图对他说：“如今将军国小兵少，粮匮势弱，袁显甫攻来，长久下去必然不敌。我认为可请曹操前来攻击袁显甫。曹操来，必定攻击邺城，袁显甫回军救援，则将军引兵向西，便能将邺城之北全部吞并。如果袁显甫军败，手下兵众逃散，又可以把他们召过来抵御曹操。而曹操远道而来，粮饷不足，必定逃走，等到那时，赵国以北皆属于我们，也足够应对曹操了。若不用此计，难以成功。”当时袁谭不从，直到被困平原时才决定采纳，问郭图：“谁可为使者？”郭图回答：“辛佐治可以。”袁谭于是令辛毗前去向曹操求助。刘表写信给袁谭、袁尚，劝二人齐心，但二人都不接受。而辛毗见曹操后反而建议曹操应以此机会吞并河北，曹操于是率大军北上，到达黎阳。

袁尚闻讯，立即退兵回邺城。此时袁尚部下吕翔、吕旷叛变归顺曹操，袁谭却暗中刻将军印绶送给他们二人。吕旷把将军印送给曹操，曹操说：“我自然知道袁谭会耍些小聪明。他想让我攻击袁尚，然后趁机略民聚众，自以为破袁尚后，实力足以自强，可趁我军疲敝来与我抗衡。但击破袁尚后，我的势力更加强盛，哪可能会疲敝，让他有机可乘呢？”曹操为了使袁谭暂时安心，让其子曹整娶袁谭女儿为媳妇，之后引军退还。

建安九年（204年），袁尚再攻平原，审配写了一封信给袁谭，袁谭看到书信后登城而泣。但郭图坚持交战，袁尚、袁谭此前也多次交兵，因此战火不能停止。

曹操趁袁尚出征时攻打邺城，袁尚立即率兵回援。曹操攻邺期间，袁谭略取冀州北面的甘陵、安平、勃海、河间四郡，又攻袁尚于中山，袁尚败走故安，投靠袁熙，袁谭吞并他的部众。曹操写信给袁谭，责备他负约，并与袁谭断绝婚姻，归还他的女儿，然后进兵讨伐。袁谭拔平原，并南皮，屯于龙凑。十二月，曹操征讨袁谭，在城门口扎下营寨，袁谭不敢出战，连夜逃往南皮，靠近清河边驻守。乌桓峭王欲领五千骑援助袁谭，但为牵招所说服而不出兵。

建安十年（205年）正月，曹操进攻南皮，袁谭率兵出战，曹军多死伤，曹操本打算缓攻，因曹纯的建议而急攻南皮。当时曹军从天亮开始进攻，到中午时仍不能取胜，曹操于是亲自敲打战鼓，士卒奋力一战，终于攻破南皮。袁谭披头散发，死命打马逃跑，曹纯麾下的骑兵当时看见袁谭，料想他不是一般人，加紧追赶。袁谭从马上掉了下来，回过头来说：“喂，放我过去，我能够使你富贵。”话没说完，头已落地。曹操又杀了郭图等人，并将袁谭、郭图等人的妻小处死。

袁谭死后，王脩将他的尸体收敛安葬。

据《南皮县志》记载：“谭本败军，已是惊弓之鸟，士无斗志。曹操趁机发起猛攻，破南皮城，袁谭败逃，被曹操所杀。袁谭葬于李保民村东，其墓已洇。”

袁绍时代，袁谭击败孔融、田楷，攻取青州。

曹操攻打邺城袁尚时，袁谭略取甘陵、安平、勃海、河间，攻击袁尚于中山，吞并袁尚部众，控制了大部分的冀州。

刘表：“青州天性峭急，迷于曲直。”

审配：“将军忘孝友之仁，袭阏、沈之迹，放兵抄突，屠城杀吏，冤魂痛于幽冥，创痍被于草棘。又乃图获邺城，许赏赐秦胡，其财物妇女，豫有分数。”

曹操：①“谭有小计。”②“谭、尚狡猾。”

《典论》：“谭长而惠。”

《九州春秋》：“谭始至青州，为都督，未为刺史，后太祖拜为刺史。其土自河而西，盖不过平原而已。遂北排田楷，东攻孔融，曜兵海隅，是时百姓无主，欣戴之矣。然信用群小，好受近言，肆志奢淫，不知稼穑之艰难。华彦、孔顺皆奸佞小人也，信以为腹心；王脩等备官而已。然能接待宾客，慕名敬士。使妇弟领兵在内，至令草窃，巿井而外，虏掠田野；别使两将募兵下县，有赂者见免，无者见取，贫弱者多，乃至於窜伏丘野之中，放兵捕索，如猎鸟兽。邑有万户者，著籍不盈数百，收赋纳税，参分不入一。招命贤士，不就；不趋赴军期，安居族党，亦不能罪也。”

毛宗岗：“彼袁氏者，绍与术既相左于前，谭与尚复相争于后，各自矛盾，以贻敌人之利，岂不重可惜哉！”“善处人骨肉之间者，其惟王脩乎！若执从父之见，则当以袁尚为嗣；若执立长之说，则当以袁谭为嗣。然使谭而能为泰伯，则尚可受之；谭而不能为泰伯，则尚不宜受之矣。使尚而能为叔齐，则谭可取之；尚而不能为叔齐，则谭不宜争之矣。故审配之助弟以攻兄者，非也；郭图之助兄以攻弟者，亦非也；惟王脩之言，为金玉之论云。”

父：袁绍

母：刘夫人

嗣父：袁绍之兄（史书并未明确记载此人姓名）

文氏

袁氏，嫁予曹整，后被退回。

袁熙

袁尚

袁买

郭缘生《述征记》载，黎阳城西有“袁谭城”，城南又有一城，是曹操攻袁谭时所筑。

《三国志》、《后汉书》均将袁谭、袁尚的事迹附在了《袁绍传》中。

《三国志·卷六·魏书六·董二袁刘传第六》

《后汉书·卷七十四上·袁绍刘表列传第六十四上》

《后汉书·卷七十四下·袁绍刘表列传第六十四下》

在小说《三国演义》里，袁谭生平与正史大体相当，但增加辛评因被袁谭猜忌出言刺激而被气死，袁谭后悔莫及，以及袁谭被曹洪所杀的情节。

1994年《三国演义》：邓晓光饰演袁谭；

2010年《三国》：柳龙饰演袁谭；

2013年《新洛神》：马凯饰演袁谭；

2013年《曹操》：陈又宁饰演袁谭。