Qua trận binh hoả, Đào Khiêm rất cảm phục Lưu Bị đã cứu giúp. Không lâu sau khi Từ châu được giải vây, Đào Khiêm ốm nặng.

Ông quyết định tiến cử Lưu Bị làm Từ châu mục thay mình, bèn dâng biểu lên Hán Hiến đế. Lưu Bị khiêm nhường, sợ mình sức yếu không giữ được nên từ tạ, đề nghị Đào Khiêm trao Từ châu cho Viên Thuật là người có danh vọng cao hơn. Đào Khiêm bèn hỏi ý kiến Khổng Dung. Khổng Dung cho rằng Viên Thuật không hề có thực lực, không lâu sẽ diệt vong. Đào Khiêm và Khổng Dung cùng thuyết phục Lưu Bị mấy lần, cuối cùng Lưu Bị nhận lời tiếp quản Từ châu, nhận chức Từ châu mục[7].

Được ít lâu, Đào Khiêm qua đời tại Từ châu. Năm ấy ông 63 tuổi. Chiến tranh quân phiệt ở Từ châu nói riêng và trung nguyên nói chung sau đó tiếp tục trong nhiều năm nữa.