曹叡在统治后期，大兴土木，滥用民力，临终又托孤失当，导致朝政动荡。[8]
曹芳继位，由司马懿和曹爽辅政，曹爽骄横跋扈，专擅朝政，打压异己，甚至连郭太后也被他软禁；[9-10]而司马懿则韬光养晦，蛰伏待机，直至在高平陵事变里，将曹爽集团一举击垮，司马家族开始权倾朝野。这段时间内，曹魏虽然朝政动荡，但对外的开疆拓土之路则是一路凯歌，前后两次大败高句丽，破东濊、平濊貊、灭韩濊，朝鲜半岛的半数之地并入曹魏版图。
之后，司马懿及子司马师、司马昭陆续压平了起自淮南的王凌（嘉平三年，251年）、毌丘俭（正元二年，255年）、诸葛诞（甘露二年，257年）的军事叛乱（“淮南三叛”），巩固了司马氏的统治。曹芳和曹髦二帝曾先后计划铲除司马氏，但均以失败告终。
嘉平六年（254年）二月，中书令李丰和张皇后的父亲光禄大夫张缉等人图谋废掉司马师，改立夏侯玄为大将军。事情败露，被司马师搜出“衣带诏”，腰斩灭族。同年秋，司马昭奉命出击姜维，到达京师，曹芳在平乐观观兵。许允与左右亲信谋划，乘司马昭请辞的时候将其杀死，率领这支部队讨伐司马昭。诏书已经写好了，但曹芳因恐惧而没实行。九月，司马师上奏太后废掉皇帝曹芳，改立高贵乡公曹髦为帝。曹芳搬出洛阳，在河内郡重门营建齐王宫，所有礼仪制度都如同诸侯王的封国。
甘露五年（260年），魏帝曹髦不甘司马氏威胁自己帝位，召见王经等人，对他们说“司马昭之心，路人所知也”（后演变为成语“司马昭之心，路人皆知”），带领冗从仆射李昭、黄门从官焦伯等，授予铠甲兵器，率领亲兵讨伐，[11]司马昭遂使亲信贾充派遣武士成济杀害曹髦，事后成济被处死，而司马氏家族则没受牵连。司马昭另立常道乡公曹奂为帝。（见“司马昭弑君”）
此外，以竹林七贤为代表的一批玄学名士对司马氏持消极反抗态度，他们之中的大部分在魏末晋初都陆续归服于司马氏，嵇康则被司马氏以非毁名教和欲助毌丘俭为乱之罪名杀害。[12]
这一时期，曹魏与吴蜀交兵仍频，尤以蜀汉姜维为甚，号称“九伐中原”，双方互有胜败。
禅让而终
随着蜀汉国力日下，景元四年（263年）魏朝司马氏展开攻灭蜀汉计划，派遣钟会、邓艾、诸葛绪等攻伐蜀汉，结果蜀后主刘禅出降，蜀汉亡国。蜀汉灭亡后，钟会密谋据蜀自立，诬陷邓艾谋反，与蜀汉姜维共谋其事，却被众魏将所攻杀，邓艾也遭卫瓘所派遣的田续杀害。
其后司马昭病死，其子司马炎于咸熙二年（265年）的十二月丙寅（266年2月8****迫曹奂禅让，改国号为晋，曹魏遂亡。
曹奂禅让后，被司马炎封为陈留王，享有使用天子旌旗，行曹魏正朔，郊祀天地礼乐制度皆如魏旧，上书不称臣，受诏不拜的特权。[13]作为曹魏后续的陈留国（266年—479年）历经两晋、刘宋，传至南齐，享国214年。
曹魏的疆域主要在曹操时即大幅发展，至曹丕称帝建国后定型，约占有整个华北地区。大致上北至山西、河北及辽东，与南匈奴、鲜卑及高句丽相邻；东至黄海。东南与孙吴对峙于长江淮河一带及汉江长江一带，以寿春、襄阳为重镇；西至甘肃，与河西鲜卑、羌及氐相邻。西南与蜀汉对峙于秦岭、河西一带，以长安为重镇。在立国后原有87郡及十二州，有：司隶、徐州、青州、豫州、冀州、并州、幽州、兖州、凉州、雍州、荆州（占东汉荆州北部）、扬州（占东汉扬州北部）。
曹魏于西域设置管辖海头（今xīn • jiāng罗布泊西）的西域长史和管辖高昌的戊己校尉。黄初二年（221年）孙权称藩后，曹魏让孙权领有荆州牧，将荆扬等孙权势力则定为荆州，曹魏原直辖的荆州北部改称为郢州。双方决裂后曹魏复改郢州为荆州。黄初元年（220年）至黄初七年（226年），分陇右置秦州，最后并入雍州。灭蜀汉后分益州置梁州，共增加两州。
在官员的任用上，从曹操起，实行“唯才是举”的原则。为了更多的招揽人才，魏文帝在称帝前，建立了九品官人法，其做法是：郡设小中正，州设大中正，小中正采择舆论，按人才优劣定品第高下，上报大中正；大中正核实后上报司徒；司徒再加审核然后交尚书选用。还规定，郡人口十万以上，岁察一人，特别优异的不受户口限制。这种制度在开始实行的时候，重视舆论，不拘爵位，“论人才优劣非谓世族高卑”，比起东汉末年外戚或宦官操纵仕途与单纯以封建道德为标准的“举孝廉”，无疑是一个进步。
魏文帝在黄初五年（224年）立太学，设立春秋谷梁博士，提高了官员的素质保证。
曹魏中央管制简表
曹魏中央管制简表
魏明帝时，采纳代理司徒董昭的建议，立郎吏课试法：“郎吏学通一经，才任牧民；博士课试，擢其高第者亟用；其浮华不务道本者，罢退之。”魏明帝又诏令散骑常侍刘劭作都官考课法七十二条，交百官议，议旧不决，未能实行。
魏宗室封爵分王、公、侯、伯、子、男（以上皆称国）、县侯、乡侯、亭侯、关内侯十等，皇后以下的嫔妃，分贵嫔、夫人、淑妃、昭仪、昭华、修容、修仪、婕妤、容华、美人、良人等爵号；又置列侯、关内侯、名号侯（十八级）、关中侯（十七级）、关外侯（十六级）、五大夫（十五级）共六等爵以赏军功，关内侯以下皆不食租，谓之虚封。文武官吏的级别分为九品，俸禄发给粟米，以石计算。
曹魏大致继承东汉的疆域及政区制度，为州、郡、县三级制。州设刺史或州牧。郡设太守。县大者置令，小者置长。
郡制方面：曹魏河南郡治洛阳，为京师所在，称司州。曹魏又设王国，置相，与郡同等；县制方面：曹魏有公国、侯国、伯国、子国、男国之封。