吕蒙防范敌兵，精到细密。后曹操遥望孙权的军队，见阵容威严，布防严密，慨叹说：“生子当如孙仲谋。”遂不敢轻易冒进。适值长江春讯将至，孙权写信劝曹操尽速撤兵，曹操也审时度势，主动撤军而回。
建安十九年（214年），曹操为充实军粮，派庐江太守朱光在皖城地区屯兵耕地，种植稻谷。又派间谍招降鄱阳一带的强盗头目，作为内应。吕蒙认为“皖县田地肥沃，如果粮食丰收，他们的兵员就会添增，这样一连几年，曹操的优势就显露出来了，应该早点拿下皖县。”孙权采纳了他的意见。
五月，大雨使江河水涨；闰月，孙权率军沿江而上，进攻皖城。朱光收聚部众据城坚守。
孙权问计于诸将，诸将欲修筑土山，添置攻城器具。
吕蒙说：“制造攻城设备和堆土成山，须多日才能完工。到那时，敌人城防已经巩固，援兵必定到来，我们将不能夺得皖城。况且我军乘雨多水大而来，如果旷日久留，大水必定渐渐退走，我们回兵的道路会遇到困难，我以为那是很危险的。现在看来，此城不会十分坚固，我三军士气高昂，四面齐攻，很快就可攻克，然后趁大水未退而回军，这才是大获全胜的策略。”
孙权采纳了这一建议。吕蒙举荐将军甘宁为升城督，率领精锐士卒，从拂晓发起猛攻。吕蒙擂鼓助威，甘宁身先士卒，吕蒙以精锐紧随登城，仅一顿饭时间，就将城攻破，擒朱光，俘数万人。驻守合肥的曹魏大将张辽得知皖城告急，急忙率兵驰援，至夹石，闻皖城已失，只好退兵。
此战，对孙权控制江淮地域起重要作用。孙权认为此战吕蒙功劳最大，重加奖赏，当下任命他为庐江太守。所俘获的人马也都分给了吕蒙，还特赐他寻阳屯田六百户，官属三十人。
吕蒙返回寻阳。不久，庐陵盗贼为乱，诸将屡次征剿未平，下令让吕蒙前往征讨。吕蒙兵至庐陵，擒杀首恶，余下的全部释放，让他们复操旧业。
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