正始十年（公元249年）正月，司马懿乘大将军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机，以迅雷不及掩耳之势发动政变。他调集敢死劲卒三千人控制了洛京，亲自率部据守洛水浮桥，扼制住各条要道，同时逼迫太后发布诏书，声讨曹爽罪行。
司马懿冒险成功了，无谋无勇、不敢绝地反击、背水一战的曹爽被迫交出了兵权。曹爽交权的目的是想以此换取在洛阳眷属的平安以及保证其身家性命不受侵害。不久，老谋深算、阴狠毒辣的司马懿出尔反尔， 一举诛杀了主动投降的曹爽，为斩草除根还将其家族的男女老幼、亲信党羽数千人诛戮殆尽。史称"高平陵事变"。
史载，司马懿外宽而内忌，善于韬光养晦、耍弄权术。诛灭曹爽集团时，其嗜血残暴的本性显露无疑，举凡曹氏三族、亲信党羽、门生故吏的三族都不能幸免。男女老幼、甚至姑表姐妹早已嫁人的，也全在斩首之列。据记载被杀者多达七千余人。高平陵事变后，曹魏政权实际上已经逐渐被司马氏所掌控。两年后，七十一岁的司马懿故去，其子司马师、司马昭兄弟俩相继执政。在这段时间内，忠于曹魏的内外重臣、特别是一些由曹操栽培、攫拔的文武官员接二连三起兵反抗，但先后都被司马氏调集重兵给镇压了下去。
