魏废帝曹芳统治时期，大权逐渐落到司马懿父子手中，司马懿出身于大士族，曾做为曹丕的重要助手。为抗击蜀吴进攻做出过重要贡献，在魏明帝曹睿统治时期，因功晋升为太尉，掌握了军事大权，249 年，他发动政变，处死了辅政的大将军曹爽，将魏帝驾空，以后10年间，司马懿及其子司马师、司马昭，又两次废掉曹姓皇帝，独掌大权，并且继承曹操当年的愿望，再一次开始进行统一整个中国的战争。司马氏先把矛头对准了相对弱小的蜀汉政权。蜀汉自刘备死后，后主刘禅懦弱无才，又宠信宦官黄浩，政治日益腐败，阶级矛盾和统治阶级内部矛盾都十分尖锐，再加上连年对魏用兵均未成功，国力消耗极大。263 年，司马昭派邓艾、钟会率兵18万伐蜀，蜀将姜维率主力部队据守剑阁与钟会相对峙。邓艾则出其不意率3万部队从阳平山路直趋成都，未待蜀军反应过来，邓艾已打到成都城下，蜀后主刘禅无心作战，率众官员投降，三国之一蜀汉首先被灭亡。
     司马昭灭蜀有功，自封为晋王、相国，已大有取代曹氏帝位之势，已是“司马昭之心，路人皆知”，然而自然规律无法抗拒，265 年司马昭得病死去，当皇帝和统一全国均未能如愿以偿，他的儿子司马炎继位晋王，同年，就迫使魏元帝曹矣让位，自己做了皇帝（晋武帝），改国号为晋，建都洛阳。西晋建立后，司马炎积极整顿军队，开始做灭吴的准备。经过10余年准备，无论在政治、经济、军事方面均大大超过了孙吴政权。此时，吴国在未帝孙皓统治下，统治阶级内部互相残杀，矛盾十分尖锐。晋武帝司马炎看到时机成熟，于229年派大将杜预、王濬等率军20多万分六路自襄阳、巴蜀、寿阳水陆大举进攻。次年3月，王濬率水军沿江而下，突破吴军在江中的布防，攻入建业。孙皓见大势已去，打起降旗开门出降。唐朝著名诗人刘禹锡在一首诗中对这一战役做了精采描述，诗中称“王濬楼船下益州，金陵王气暗然收，千年铁索沉江底，一片降旗出石头。”至此，三国鼎立局面宣告结束，西晋完成了国家的统一。