在北海任职六年期间，刘备上表举荐孔融兼任青州刺史。建安元年，孔融被征召回朝担任将作大匠，后又升任少府。每次朝会讨论国事时，他总是主掌议题的核心人物，其他卿大夫不过挂名附和而已。
据《司马彪九州春秋》记载，孔融在北海时，自认为才智卓越、远超世人，是天赋异禀的命世之才，当时的豪杰都比不上他。他胸怀大志，甚至想整军经武、炫耀兵威，与天下贤才一争功业，打算在海岱地区奠定根基，不愿像普通郡守那样庸庸碌碌，只知道侍奉上级、应付官场应酬。
然而，他选拔任用的官员，多偏好标新立异之人，都是些轻佻浮躁的才子。对于通晓古事的高士，他表面上假意恭敬，礼仪虽周全，却从不与他们讨论治国大事。比如对高密郑玄，他尊称“郑公”，行子孙之礼，但一涉及高谈阔论的教令，就堆满官署，虽然文辞温雅可赏，实际推行起来却困难重重。他虽能搭建制度框架，自身治理却疏忽大意：租赋征收多有拖延，甚至一时暴怒斩杀了五部督邮。奸民与污吏勾结，在街市上胡作非为，他也无力整治。
幽州的一支精锐部队发生叛乱，流窜到徐州，突然兵临城下，全城百姓惊恐万分。孔融竟只身出城游说，暂时稳住了叛军的异心。他随后与别校密谋趁夜偷袭幽州军，取得胜利并收编了全部人马。但没过多久，这些降卒又再次叛逃。
后来黄巾军逼近，孔融却大喝美酒，亲自上马，率军到氵来水河畔抵御。敌军命令先头部队与孔融正面相持，两翼则直接渡河，直扑他的治所城池。城防崩溃后，孔融无法入城，逃到南县，身边的部下也逐渐叛离。多年来屡遭挫败，事事无成，最终连辖境都无法保全，只能弃郡逃亡。
此后他辗转到徐州，以北海相的身份兼任青州刺史，治所设在郡北部边陲。他企图依附山东势力，外联辽东，凭借骑兵优势建立根基，却始终孤立一隅，无人响应。当时曹操、袁绍、公孙瓒各成派系、相互呼应，而孔融手下士兵不足数百，粮草不到万斛。他却将善于诡辩的小人王子法、刘孔慈视为心腹，而把清隽有才的左丞祖、刘义逊等士人仅当作座上客，还说这些人代表民望，不可失去。左丞祖劝孔融归附强国以求自保，孔融不仅不听，反而将他杀害，刘义逊见状也失望离去。