曹爽死后，曹魏的统治在形式上又维持了十六七年。这是因为，曹氏已统治了几十年，朝里朝外忠于曹魏的势力还相当强大。在司马懿与曹爽的斗争中，司马懿也是尽量抓曹爽的缺点，把自己打扮成一个受明帝托孤的元老忠臣。所以，在当时有些忠于曹氏的人也是多站在司马氏一边的。在他们眼中，看到的是曹爽的缺点和司马懿的忠贞。而司马氏要想取代曹魏政权，还必须在整个统治阶级人心中培养出自己的威望，并对那些曹魏的忠臣进行一次次的清扫。
司马懿死后，他的长子司马师接替了他的职位，为抚军大将军、录尚书事，代司马懿主政，不久，进位为大将军。嘉平六年，司马师杀中书令李丰、太常夏侯玄、光禄大夫张缉。李丰在中书两年，魏少帝常常召见他。司马师问李丰皇帝同他说了些什么，李丰不以实告。于是司马师怒，以刀镮打杀李丰。杀夏侯玄则是因为他与曹爽是姑表兄弟，张缉则是魏少帝皇后的父亲。三人都与曹魏的关系密切。同年，司马师逼皇太后废了魏少帝，另立高贵乡公曹髦为帝。曹髦是曹丕的孙子，东海王霖的儿子，当时只有14岁，改元正元，即公元54年。正元二年，镇东将军毋丘俭、扬州刺史文钦于寿春起兵，共讨司马师。不久，两人战败，毋丘俭被杀，夷三族；文钦则南奔，降吴。平毋丘俭后不久，司马师在许都病死。
司马师死后，司马昭代为大将军，录尚书事。甘露二年即公元57年，征东大将军诸葛诞反。司马昭挟持皇帝曹髦东征，围寿春，寿春破，诸葛诞被杀。自此，忠于曹魏的内外势力大体被司马氏剪除干净。不仅满朝大臣大都是拥护司马氏的人，连宫内近臣和宫中卫士也多半成了司马氏的心腹，曹魏大势将去。
曹髦做了六年的傀儡皇帝，终于忍不下去了，于是在甘露五年四月的一天，曹髦决定与司马昭做最后一拼。他对近臣侍中王沈、尚书王经、散骑常侍王业说：“司马昭之心，路人皆知也。吾不能坐受废辱，今日当与卿等自出讨之。”尚书王经听后，赶忙劝道：“今权在其门，为日久矣，朝廷四方皆为之致死，不顾逆顺之理，非一日也。且宿卫空阙、兵甲寡弱，陛下何所资用？而一旦如此，无乃欲除疾而更深之邪！祸殆不测，宜见重详。”曹髦也是年轻气盛，从怀里取出讨伐诏书扔在地上说：“行之决矣。正使死，何所惧！况不必死耶。”随后曹髦入宫将自己的决定禀告皇太后，可王沈与王业也是司马昭的人，他们赶忙跑去告诉司马昭，要他早作准备。曹髦禀告皇太后后，拔剑登车，率领殿中宿卫，宫中奴隶数百人，鼓噪而出。曹髦先遇着了司马昭的弟弟屯骑校尉司马伷。司马亻由的兵士看见是皇帝，不敢犯驾，一哄而散。很快，曹髦又遇到贾充，贾充是司马氏的死党，他的部众看见是皇帝，也想跑。这时候，有个叫成济的人问贾充：“事急矣，当云何？”贾充听后说，“司马公畜养汝等，正为今日。今日之事，无所问也。”成济听贾充这么说，赶上去一枪，就把曹髦刺死在了车上。
消息很快传到司马昭那里。司马昭听说成济杀了皇帝，连忙赶到朝堂上，召集大臣们商量。司马昭问老臣陈泰：“您说，现在叫我怎么办好呢？”
陈泰回答说：“惟有斩了贾充的头，才能多少向天下交代啊。”
司马昭当然不会同意杀贾充，就又问陈泰：“还有没有其他办法啊？”陈泰正色说：“只有比这更重的办法，没有再轻的了。”司马昭一听，就不吱声了。
起初，司马昭想不了了之，他用太后的名义下了一道诏书，给曹髦加上许多罪状，将其废作平民，企图把曹髦被杀的事轻轻掩盖过去。可群臣依旧议论纷纷，责问司马昭为什么不惩办凶手。司马昭没法，就把罪责全推给了成济，将成济定了一个大逆不道的罪，满门抄斩了。
司马昭立了曹操的孙子，燕王宇的儿子，15岁的曹奂为帝，就是魏元帝，改元景元即公元60年。从此，司马氏改朝换代所缺少的，就剩下对外立威了，于是灭蜀与灭吴也就自动提到日程之上。
景元四年（公元263年），司马昭令邓艾、钟会、诸葛绪率三路大军进攻蜀国。蜀将姜维率兵退至剑阁。邓艾在阴平（今甘肃文县西北）想和诸葛绪联合起来，直取成都，诸葛绪不同意，便与钟会的军队汇合。钟会有谋反之意，乘机密告诸葛绪畏惧不前，将他押回洛阳治罪，把他的军队归于自己指挥之下，然后向姜维发起进攻。
剑阁素有“一夫当关，万夫莫开”之称，姜维凭险据守，钟会久攻不下，无计可施。这时，邓艾向他提出建议：“我们应该避开剑阁，偷越阴平小道，直攻涪城（今四川绵阳东），冲入蜀国的心腹。”钟会同意了他的意见。于是，邓艾率军偷越阴乎。他们在荒无人烟的山区行走七百多里，一路上披荆斩棘，遇水架桥，遇山凿山，非常艰苦。一次，他们攀上一座高山，看到的却是悬崖峭壁，根本没有下山的路。邓艾观察了一番，便用数层毛毯把自己裹起来，翻滚而下。将士们见状，非常感动，便不顾生命危险，攀着树木，沿着悬崖峭壁，从山上下来。他们克服了重重困难，终于通过了阴平。
偷越阴平后，邓艾率军直奔江油（四川江油县）。江油守将马邈开城投降。邓艾接着攻下涪城，进军成都，蜀国朝野一片混乱，懦弱无能的蜀后主刘禅决定投降。他一面派太仆蒋显带着诏书，命姜维就近向钟会投降；一面派尚书郎李虎，把全国户籍档案，送给邓艾。这时蜀国有户口二十八万，人口九十四万，武装部队十万二千，政府官吏四万。
邓艾占领成都后，自恃功高，专断独行，上书司马昭要乘胜攻吴。对邓艾的自作主张，司马昭很不高兴，他让监军卫瓘转告邓艾“任何事情都应该先行呈报，不可擅作主张，想到就做。”邓艾仍不罢休，继续上书请战，这样一来，司马昭便猜疑他有不忠之心。
钟会嫉妒邓艾的功劳，便借机告邓艾要谋反。司马昭下令逮捕邓艾，押回洛阳。邓艾虽然骄傲专横，其实并无谋反之意。在他被捕时，仰天而叹：“我邓艾是个忠臣，想不到竟落得如此下场。”邓艾成为囚犯后，钟会没有了后顾之忧，野心暴露出来。他认为自己功高盖世，又有一些勇猛的将士，谋反必能成功，于是，与姜维密议起兵。景元五年（公元264年）正月十六日，钟会召集全体高级将领，宣称：“接到郭太后遗诏，命钟会起兵废黜司马昭。”不料部下不肯作乱，反将钟会、姜维杀死。邓艾手下的将士见钟会谋反被杀，立即追赶邓艾的囚车，准备把邓艾接返成都。卫瑾得到消息，因为自己曾和钟会一起谋害邓艾，害怕邓艾返回成都向他报复。于是，派护军田续等连夜追击邓艾。在绵竹西郊将邓艾、邓忠父子杀死。
灭了蜀国，又除掉了颇有野心的钟会之流，司马氏集团的势力更加强大，威望也进一步提高。以曹奂为首的曹氏势力更加孤单，已经不可能造成多少威胁。于是，争取知识分子的头面人物，那些所谓的名士，便成为司马昭的一件大事。
名士们一向依附于曹氏，反对司马氏集团。自从司马氏集团掌握了曹魏的实权后，许多名士仍然采取一种不合作态度，他们由于怕遭杀身之祸，不敢直接反抗。于是，轻蔑礼法、纵酒放达、玩世不恭，企图逃避现实斗争。被称为“竹林七贤”的阮籍、嵇康、山涛、王戎、刘伶、阮咸、向秀即为其代表。在司马昭的分化瓦解和威胁利诱之下，七贤中的阮籍、山涛、向秀等人投靠了司马昭，只有嵇康因与曹魏的宗室联姻，不肯屈从于他。
阮籍在司马懿父子执政期间，做过从事中郎、散骑常侍等官，表面上与司马氏集团的关系还不错。但实际上，他对司马氏的专权不满，又不敢公开反对，只好不声不响，有时借酒浇愁，发泄自己的愤懑。一次，司马昭派人到阮籍的家中说亲，让阮籍的女儿嫁给他儿子司马炎，阮籍不同意，却不敢说，于是，喝得酩酊大醉，一连六十多天不省人事，那个来说亲的人只好回去交差作罢。但这种办法却不能永远使用。景元二年（公元261年），曹奂再次封司马昭为晋公、相国，司马昭不接受，于是其亲信纷纷劝进，他们找阮籍写劝进表，阮籍不能再用老办法了，只好写了一道，这反映了他政治上的软弱。因他没有公开反对司马氏集团，所以未遭杀身之祸。
山涛在两种势力之间移动，把官位看得比较重。司马昭投其所好，景元二年（公元261年）任命他为吏部郎。晋时继续做官，保全禄位以终。
只有嵇康公开反对司马氏的专权。嵇康因与魏国宗室谯王曹林的女儿结婚，成为曹家的女婿，对司马氏集团的专权极为不满。对司马氏集团的官员表现出极端的轻蔑。一次，司马昭集团的官员钟会，听说嵇康文才出众，前去拜访。当他骑着肥马赶到嵇康家中时，看见嵇康正在打铁。他装出一副高贵的样子，等着稽康前去迎接。不想，嵇康只是低头打铁，连瞧都不瞧他。钟会非常恼火，正打算走，稽康忽然开口问道：“何所闻而来，何所见而去？”钟会愤愤地回答说：“闻所闻而来，见所见而去。”从此，对嵇康怀恨在心。他还向司马昭进谗言：“嵇康好比一条卧龙，千万不能放过他。”
他们寻找一切机会对付嵇康。景元二年（公元261年）山涛被任命为吏部郎，他举荐嵇康代替自己的职务，结果被嵇康拒绝，而且写了一篇有名的《与山巨源绝交书》，文中说：“人伦有礼，朝廷有法，自惟至熟，有必不堪者七，甚不可者二。“必不堪者七”是表示蔑视虚伪礼教，“甚不可者二”更是公然对抗朝廷法制。所谓“每非汤武而薄周孔”正是揭穿司马氏争夺政权的阴谋。司马昭知道此事后，起了除掉嵇康的念头，于是，由钟会出面，诬告：“嵇康曾经打算帮助毋丘俭谋反，而且言论放荡、败坏名教。”司马昭遂将嵇康押到洛阳东市刑场斩首。反对司马氏集团的名士也不存在了。
司马昭在平蜀和争取了名士的支持后，篡位的条件已经成熟，便于景元五年（公元264年）三月，以皇帝名义给自己进爵为晋王。当了晋王以后，自然就要立世子，也就是法定的王位继承人。按照常规，应当立长子司马炎，但司马昭却特别喜欢次子司马攸。司马攸为人孝顺，多才多艺，平易近人，名望超过司马炎。因而，司马昭想立他为太子，并且经常公开地对大臣说：“我死之后，大业应当归于攸。”司马炎当然不愿意。这位长子有一副奇特的相貌，头发长得拖到地上，两手垂下来可以过膝。有些人相信他这副相貌，认为必是大福大贵，便有意投靠他，帮他出谋划策，留心政事得失，商议好对策，以便司马昭问到时，能够对答如流。他们当然竭力反对立司马攸。于是山涛说：“废长立少，违背礼制，是不吉利的。”贾充说：“中抚军（司马炎）有为人君的品德，不可改立他人。”何曾、裴秀说：“中抚军众望所归，又有天生异相，不是当人臣的样子。”太尉王祥说：“前代立少子，造成国家混乱。”听了这些劝谏后，司马昭决定还是立司马炎为世子。
司马昭为了尽快代魏称帝，又让魏帝给予特殊待遇，他的王妃称后，世子则称为太子，和皇帝的待遇一样。就在他积极筹措篡位之际，咸熙二年（公元265年）八月，忽然中风，病情迅速恶化。不久，便一命呜呼了，终于没过上皇帝瘾。司马昭死后，司马炎继为相国、晋王。贾充等人劝他仿效曹丕，代魏称帝。
这年十二月，经过精心准备之后，司马炎仿效曹丕代汉的故事，接受了魏帝曹奂的禅让，封曹奂为陈留王，改国号为晋，魏国遂亡。
曹奂退位时，年仅20岁，司马炎对他还算宽大，使他安度天年，一直在到56岁，即西晋大安元年（公元302年）才寿终正寝。追谥为元皇帝。
魏国就这样灭亡了，曹氏父子毕生为之奋斗的事业在一片吹呼声中拱手让给了司马氏。也许是历史开了一个玩笑，曹魏以“禅让”开国，又以“禅让”亡国。曹氏父子的努力没有使其家族千世万世而为君，却为司马氏的短暂统一铺平了道路。
早在公元264年，司马昭兵发三路攻蜀捷报频传的时候，司马昭就已经加紧了废魏自立的准备工作。这一年的十月，他担任相国职务并晋位为晋公，并接受“九锡”。次年，也就是公元264年的7月，司马昭胁迫魏帝晋升自己为晋王，与此同时命令党羽贾充、裴秀等分别主持制定礼仪、法律和官制，并在封国之内开始设置百官，王室子孙爵命皆如帝者之仪，一个新的王朝已经有了雏形，司马氏代魏的条件已经完全成熟。
但司马昭并没能成为皇帝，他于咸熙二年，即公元265年8月突然病死。司马昭去世后，改朝换代的工作自然就落到了司马昭长子司马炎身上。司马炎，字安世，尽管司马炎在司马昭的诸子中处于嫡长子的地位，但他的世子权力却并不是轻易得来的。司马昭在诸子中更为喜爱学识渊博、才华横溢的次子司马攸。司马昭最初是打算把王位传给司马攸的。他将司马攸过继给司马师为子，表示天下是司马师打下来的，将来的王位当归司马攸。所以司马炎开始所处的地位并不乐观。司马炎为了能取得继承权，他极力拉拢、巴结司马昭身边的要臣，通过他们为自己说好话。也许当时的司马昭也有了私心，终于在他死前三个月正式确立司马炎为世子。在此之前，司马炎曾在曹魏政府中担任过给事中、奉车都尉、中垒将军加散骑常侍、中护军、假节、中抚军等职务，初封爵为北平亭侯，后改封为新乡侯。在取得世子名位的同时，魏帝又授予他抚军大将军、开府、副贰相国等职。在司马昭去世后，他继为相国和晋王，总揽全国军政大权。
几个月后，司马炎示意家臣逼魏元帝退位，由他称帝，国号为晋，改元泰始，西晋王朝建立。退位的魏帝被司马炎封为陈留王，从洛阳徙至邺城，时年司马炎30岁。魏王朝从曹丕称帝，到魏元帝退位，历时45年，只传了四代，便这样完结了。