正始十年(公元249年)正月，司馬懿乘大將軍曹爽陪小皇帝曹芳去京城以南的高平陵祭祀魏明帝曹睿之機，以迅雷不及掩耳之勢發動政變。他調集敢死勁卒三千人控制了洛京，親自率部據守洛水浮橋，扼制住各條要道，同時逼迫太后發佈詔書，聲討曹爽罪行。
司馬懿冒險成功了，無謀無勇、不敢絕地反擊、背水一戰的曹爽被迫交出了兵權。曹爽交權的目的是想以此換取在洛陽眷屬的平安以及保證其身家性命不受侵害。不久，老謀深算、陰狠毒辣的司馬懿出爾反爾， 一舉誅殺了主動投降的曹爽，爲斬草除根還將其家族的男女老幼、親信黨羽數千人誅戮殆盡。史稱“高平陵事變”。
史載，司馬懿外寬而內忌，善於韜光養晦、耍弄權術。誅滅曹爽集團時，其嗜血殘暴的本性顯露無疑，舉凡曹氏三族、親信黨羽、門生故吏的三族都不能倖免。男女老幼、甚至姑表姐妹早已嫁人的，也全在斬首之列。據記載被殺者多達七千餘人。高平陵事變後，曹魏政權實際上已經逐漸被司馬氏所掌控。兩年後，七十一歲的司馬懿故去，其子司馬師、司馬昭兄弟倆相繼執政。在這段時間內，忠於曹魏的內外重臣、特別是一些由曹操栽培、攫拔的文武官員接二連三起兵反抗，但先後都被司馬氏調集重兵給鎮壓了下去。
司馬懿死後，司馬師廢黜掉曹芳，改立高貴鄉公曹髦爲帝。
早在司馬懿還活着時，一些忠於曹魏的將領就曾起兵反對他，可惜都沒成功。
譬如齊王(曹芳曾封齊王)十二年，都督揚州諸軍事的王凌就祕密聚集力量以反攻司馬懿，然而事機不密，被司馬懿偵知，遂率軍隊出其不意地發起進攻。王凌措手不及，只得倉促應戰。司馬懿擒獲王凌後，把他送回洛陽，王凌在路上服毒自盡了。
也在這一年，司馬懿病歿，其子司馬師接了他的班。到齊王十五年，中書令李豐，張皇后的父親張緝，又密謀策劃幹掉司馬師，再將曹爽的姑表兄弟夏侯玄扶上位代替他。又因事情敗露，都被司馬師給殺害了。司馬師很惱火，乾脆廢黜掉齊王曹芳，改立魏文帝曹丕的曾孫高貴鄉公曹髦爲帝。
次年，揚州都督毋丘儉 、揚州刺史文欽起兵反對司馬師。司馬師親率大軍前去討伐，和毋丘儉 、文欽的軍隊對峙、相持。因兵力單薄，毋丘儉軍大敗虧輸，二人乘亂逃逸，毋丘儉在逃亡路上死於亂軍中，文欽逃奔吳國。
在平定毋丘儉之亂時，司馬師本已有傷在身，因關係重大，不得已帶傷親征。得勝後，剛一班師回到許昌就死了。他的弟弟司馬昭接替其位。
兩年後，新繼任的揚州刺史諸葛誕(諸葛亮族弟)又起兵討伐司馬昭。這一次，諸葛誕吸取了以往兩次起事的失敗教訓，他知道司馬昭權力已穩固、兵雄勢大，不容易憑武力戰勝他，所以事先暗中和東吳取得聯繫，爭取外援，並採取守勢，堅守不戰。
東吳派降將文欽率軍前去增援他，還另外派兵以爲呼應。諸葛誕有了依靠，堅定了守城的信心，司馬昭費了很大力氣纔將諸葛誕包圍起來，又分兵堵截住了東吳援軍。依靠人多勢衆，居然一舉攻克壽春。諸葛誕與文欽有矛盾，突圍時竟乘亂襲殺文欽，僅率數騎逃出壽春，途中被(曹魏，西晉將領)大將軍胡奮的部屬擊殺。之後，司馬昭下令將諸葛誕三族盡誅。
壽春被攻破後，諸葛誕的親信部屬三百多人全部被俘，無一人願降，最後全部引頸就戮。從此以後，忠於曹魏的文武官員就再也沒有人敢於起兵對抗司馬氏集團了。
司馬昭在平定了諸葛誕的反叛後，殺害了鋌而走險、率衛士與宦官攻擊自己的曹髦，立曹奐爲帝，軍政大權完全集中在司馬昭的手上。之後，司馬昭出兵滅蜀 。公元265年，司馬昭的兒子司馬炎廢掉了曹奐，改國號爲晉，定都洛陽，改曆法，大封羣臣，建立起一個新王朝——(西)晉。十五年後，晉軍攻滅東吳。這段歷史被稱作“三國歸晉”。
