Lưu Ngu không bằng lòng cho Công Tôn Toản tự ý mang quân Bình Nguyên đi đánh nhau vì thù riêng, tìm cách khống chế Toản. Toản không nghe lệnh, cố ý làm trái và sai quân cướp bóc của dân[5].

Lưu Ngu dâng biểu lên triều đình Trường An[6], tố cáo Công Tôn Toản làm trái phép, cướp bóc nhân dân. Toản cũng làm biểu kể tội ông không cấp đủ lương nên mới phải đi cướp. Hai người liên tiếp gửi thư về triều kể tội nhau khiến triều đình chưa biết phân xử ra sao.

Để chống lại Lưu Ngu, Công Tôn Toản trú lại trong một thành nhỏ gần thành Kế. Lưu Ngu triệu tập Toản tới gặp mặt, Toản cáo bệnh không đến. Lưu Ngu sợ Công Tôn Toản làm loạn, bèn dẫn 10 vạn quân đi đánh.

Lúc đó binh mã của Công Tôn Toản thường xuyên đi chinh chiến, quen việc chiến trận và đang rải rác ngoài thành. Quân lính của Lưu Ngu ít chiến đấu, khi ra trận không tề chỉnh. Hơn nữa Lưu Ngu lại là người nhân ái, không muốn hại dân lành nên thấy nhà cửa của dân ở những nơi xung yếu bèn hạ lệnh cho quân sĩ không được đốt phá nhà dân, không được giết hại người khác, chỉ giết một mình Công Tôn Toản[7].

Vì lệnh này của Lưu Ngu, lực lượng của Công Tôn Toản không bị tổn hại, hơn nữa Công Tôn Toản là mãnh tướng, quân sĩ tinh nhuệ khiến Lưu Ngu không đánh nổi. Toản thừa cơ mượn chiều gió phóng hỏa, trực tiếp xông vào trận đánh Lưu Ngu. Quân Lưu Ngu thua chạy tan tác. Lưu Ngu bỏ chạy đến Cư Dung phía bắc. Công Tôn Toản mang quân đuổi đánh, vây thành Cư Dung.

Sau 3 ngày, Công Tôn Toản hạ được thành, bắt giữ Lưu Ngu mang về đất Kế giam lỏng, vẫn giả bộ để ông coi việc trong châu.

Vừa lúc đó triều đình Trường An sai Đoàn Huấn đến hòa giải và phong chức cho cả Lưu Ngu và Công Tôn Toản: tăng ấp cho Lưu Ngu và thăng Công Tôn Toản làm Tiền tướng quân, tước Dịch hầu. Nhân cơ hội gặp Đoàn Huấn, Toản vu cáo Lưu Ngu đồng mưu với Viên Thiệu để xưng làm hoàng đế. Sau đó Toản cưỡng ép Đoàn Huấn giết ông. Vì Lưu Ngu làm nhiều điều nhân nghĩa với dân U châu nên khi nghe tin ông bị sát hại, dân chúng U châu rất thương xót[7].

Công Tôn Toản chiếm toàn bộ U châu, cát cứ xưng hùng, nhưng 2 năm sau (195) thủ hạ của Lưu Ngu là Tiên Vu Phụ mang quân bản bộ liên kết với bộ lạc Ô Hoàn và Viên Thiệu, đánh báo thù cho ông khiến Công Tôn Toản bị thiệt hại nặng nề. Công Tôn Toản phải lui về cố thủ ở Dịch Kinh và cuối cùng bị Viên Thiệu tiêu diệt hoàn toàn vào năm 199.