攻灭蜀汉
公元263年（景元四年）夏，司马昭准备伐蜀，与众人商量说：“自在寿春平定叛乱以来，士兵已经六年没有战事，制造兵器，修缮盔甲，准备对付吴蜀二虏。如果灭吴，大略计算一下，造战船，开水道，得用千余万个工日，这就要十万人一百几十天才能完成。另外南方地势低下气候潮湿，必然会发生疾疫。当今应先取蜀，灭蜀三年之后，借巴蜀可以顺流而下的有利地势，水陆并进，这就像历史上晋灭虞定虢，秦吞韩并魏那样容易了。蜀战士据统计有九万，驻守成都及守备后方诸郡的不下四万，余下的不过五万。如今将姜维拖在沓中，使他不能东顾，然后大军直指骆谷，出其空虚之地，以袭击汉中。蜀军若各自据城守险，必然兵力分散，首尾隔绝。我们可以调集大军破其城池，派遣散兵占据村野，剑阁无暇守其险，关头无自保之力。以刘禅之昏庸，外面边城陷落，内部士女震惊，其灭亡是可以预料的。”征西将军邓艾以为蜀尚无祸乱之机可乘，屡次提出不同意见。司马昭感到忧虑，派主簿师纂到邓艾军作司马，寻找机会劝说，邓艾这才奉命。于是征发四方之兵十八万，使邓艾从狄道到沓中进攻姜维，雍州刺史诸葛绪从祁山出发驻军武街，断绝姜维的退路，镇西将军钟会率领前将军李辅、征蜀护军胡烈等从骆谷进攻汉中。
八月，大军从洛阳出发，大赏将士，列阵誓师。将军邓敦提出蜀不可伐，文帝将他斩首示众。九月，又使天水太守王颀攻姜维营，陇西太守牵弘在前面截击，金城太守杨欣进军甘松。钟会所率军队分为二队，一队由李辅率领，经过斜谷，将蜀将王含包围于乐城，又使部将易恺在汉城进攻蒋斌。钟会率一队直指阳安，护军胡烈攻陷关城。姜维闻讯后率军退回，王颀追击姜维，在强川打败蜀军。姜维与张翼、廖化合并共守剑阁，钟会进攻剑阁。十月，因各路军频繁报捷，曹奂以春秋晋故地十郡方七百里封文帝为晋公，晋位为相国，加九锡。
十一月，邓艾率万余人从阴平越过绝险的大山进至江油，在绵竹大破蜀军，杀了诸葛瞻，首级传往京师。又进军雒县，蜀主刘禅投降。天子命司马昭以相国身份统摄朝政，于是送上新职符节，去掉侍中、大都督、录尚书的称号。司马昭上表让邓艾为太尉，钟会为司徒。钟会暗地谋划叛逆，因而秘密派使者诬陷邓艾。
公元264年（咸熙元年）正月，用运囚犯的槛车召邓艾入京。初四，司马昭西征，驻军长安。当时，魏诸侯都在邺城，命从事中郎山涛兼管军司事，镇守邺城，派遣护军贾充持节、督诸军，据守汉中。不久钟会在蜀中谋反，监军卫瓘、右将军胡烈攻钟会，并杀了他。
当初，钟会将要伐蜀，西曹属邵悌对司马昭说：“钟会很难让人放心，不能使他伐蜀。”司马昭笑道：“取蜀易如反掌，而众人都说不可，只有钟会与我意见一致。灭蜀之后，中原将士人人思归，蜀之遗民尚有恐惧之心，钟会即使有叛逆之心，也不会实现的。”事情最后果如司马昭所料。
追尊文帝
魏元帝于公元264年5月2日（景元五年三月三十日）再次下诏拜司马昭为相国，封为晋王，加九锡。
公元265年（咸熙二年）司马昭病死，死后葬在崇阳陵，数月后司马昭被谥为文王。他的儿子司马炎代魏称帝，国号晋，史称西晋。西晋建立后他被追封为文帝，庙号太祖。
历史评价
房玄龄：“世宗以睿略创基，太祖以雄才成务。事殷之迹空存，翦商之志弥远，三分天下，功业在焉。及逾剑销氛，浮淮静乱，桐宫胥怨，或所不堪。若乃体以名臣，格之端揆，周公流连于此岁，魏武得意于兹日。轩悬之乐，大启南阳，师挚之图，于焉北面。壮矣哉，包举天人者也！为帝之主，不亦难乎。”
赞曰：“世宗继文，邦权未分。三千之士，其从如云。世祖无外，灵关静氛。反虽讨贼，终为弑君。”
毌丘俭、文钦：“忠肃宽明，乐善好士，有高世君子之度，忠诚为国。”
王经：“朝廷四方皆为之效死。”
曹髦：“司马昭之心，路人皆知也。”
张悌：“摧坚敌如折枯，荡异同如反掌，任贤使能，各尽其心，非智勇兼人，孰能如之？”
羊祜：“先帝顺天应时，西平巴、蜀，南和吴会，海内得以休息，兆庶有乐安之心。而吴复背信，使边事更兴。夫期运虽天所授，而功业必由人而成，不一大举扫灭，则役无时得安。亦所以隆先帝之勋，成无为之化也。”
习凿齿：“自是天下畏威怀德矣。君子谓司马大将军於是役也，可谓能以德攻矣。夫建业者异矣，各有所尚，而不能兼并也。故穷武之雄毙于不仁，存义之国丧于懦退，今一征而禽三叛，大虏吴众，席卷淮浦，俘馘十万，可谓壮矣。而未及安坐，种惠吴人，结异类之情，宠鸯葬钦，忘畴昔之隙，不咎诞众，使扬土怀愧，功高而人乐其成，业广而敌怀其德，武昭既敷，文算又洽，推是道也，天下其孰能当之哉！”
