后来，孔融被征为司空掾属，授任北中军候。在职三天，转任虎贲中郎将。正逢董卓总揽朝政，想要废掉汉少帝刘辩，孔融与董卓争辩，言辞激辩，常有匡正之言。董卓怀恨在心，将孔融转任议郎，随后又暗示三府（太尉、司徒、司空）举荐孔融到黄巾军最为猖獗的北海国（治今山东昌乐西）为相。

孔融到北海后召集士民，聚兵讲武，下发檄文，又亲写书札，与各州郡通声气，共同谋划。因讨伐黄巾军张饶战败，而转保朱虚县。慢慢集结官吏百姓被黄巾所蛊惑的男女四万多人，再设置城邑，设立学校，表显儒术，荐举贤良郑玄、彭璆、邴原等。对待国人，就算只有一点微小的善行，也都以礼对待。国人没有后代及四方游士有去世的，都帮助安葬他们。因颇有政声，被时人称为“孔北海”。

后来，孔融被黄巾管亥所围，情势紧急。于是派太史慈平原相刘备求救。刘备惊奇地说：“孔北海竟知道天下还有个刘备呢。”于是立即发兵解围。当时袁绍、曹操势力逐渐强大，而孔融知道二人终究是要篡夺汉室的，所以不愿意投靠他们。其幕僚左承祖劝孔融要结纳袁绍或者曹操，孔融怒而及其杀害。孔融自负于才气秉性，立志平定国家的危难，因为才器粗略，思想空乏，所以没有成功。