魏明帝太和二年（公元228年）春，蜀汉丞相诸葛亮为了兴复汉室，还与旧都，发动了北伐中原（长安）的战争。结果被魏将张郃大破马谡于街亭，只好返回汉中。
同年冬，诸葛亮出散关，包围陈仓，攻打了二十多天未攻破，结果魏援军赶到，不得已诸葛亮又退回汉中。
太和三年，诸葛亮第三次北伐，出兵攻魏，并占据武都、阳平二郡。
太和四年，魏明帝曹睿决定兴师伐蜀。升司马懿任大将军、加大都督、假黄钺，与大司马曹真一起伐蜀。
青龙二年（公元234年），诸葛亮率军在五丈原与司马懿相持百余日僵持不下。诸葛亮数次挑战，司马懿都坚持“坚壁据守，以逸待劳”的原则，就是不出战。即使诸葛亮给送来妇人头巾和首饰之类的东西，都没有激之出战。但是属下和士兵的不满情绪日盛，为了不影响士气，司马懿就给皇帝上表请战，结果皇帝不许，还派了耿直的辛毗持天子符节以军师的身份来节制魏军的行动。不久，诸葛亮派使者来求战，司马懿问使者：“诸葛公起居饮食如何，一顿能吃多少米？”使者回答：“可食三四升。”然后又问了些处理政事的情况，使者说：“打二十军棍以上的处罚，都是诸葛公自己阅批。”这使者也是挺实在的，等他走后，司马懿对人说：“诸葛孔明恐怕活不了多久了！”果然，诸葛亮于当月病故于五丈原军中。蜀将率军撤退。
青龙三年，司马懿升任太尉，多次增加封地。
魏明帝景初元年（公元237年），原辽东太守公孙恭被自己的侄子公孙渊篡夺了官位，还将自己囚禁了起来。公孙渊背叛魏国，自立为燕王，置百官，定都襄平。将苦谏的将军纶直、贾范等杀死，派使者联络孙权，又诱使鲜卑，侵扰北方。
景初二年正月，魏明帝召回司马懿，命他率兵讨伐公孙渊。魏明帝问司马懿：“往还需要多少时间？”司马懿说：“去百日，回百日，攻战百日，六十天休息，一年时间足够了。”于是，已经60岁的司马懿率牛金、胡遵等步骑四万，从京师出发，经孤竹、碣石，六月，到了辽水。公孙渊派大将卑衍、杨祚等人率步骑数万筑坚壁高垒阻击魏军。司马懿指挥魏军，三战三捷，乘胜包围了襄平。
当初，公孙渊听说魏军来攻，向孙权求救，孙权也出兵在南方表示声援，并写信给公孙渊：“司马公善用兵，变化若神，所向无敌，此役我深为弟担忧。”孙权的话无疑是告诉公孙渊：“你要玩完了，我是想帮你，但远水解不了近渴，爱莫能助啊！”
适逢连日大雨，平地水深数尺，三军恐慌，想转移营地。司马懿下令军中敢言转移者，斩。都督令史张静违犯命令，被杀，军中这才安定。不久雨停，包围圈合拢，开始攻城，昼夜不停地攻击。城内粮尽，死了很多人，其将杨祚也投降了。当时有一颗流星从襄平城西南流向东北，坠于梁水附近，城中震动而恐慌，公孙渊也很惊恐。于是便派相国王建、御史大夫柳甫请求投降，请魏军解围。司马懿斩杀了使者，并发布檄文：“昔日楚和郑是并列的国家，郑伯尚且肉袒牵羊而迎楚军。孤家为王者大臣，位在上公，而王建等要我解围退兵，如楚郑一样同列相待。二人年老胡涂，必是传话不符原意，已经将他们斩首。若还有话要说，可再派年少明智果决的人来。”
公孙渊又派侍中卫演乞求限期送来人质。司马懿对卫演说：“作战有五种选择，能战应当战，不能战应当守，不能守应当走，其余两条就是投降与死了。你不肯自缚请罪，这就是决心要寻死了，不须送人质。”公孙渊打算从南面出击突围，结果被司马懿纵兵击败，杀死于流星坠落的梁水边上。
入城后，司马懿将十五岁以上的男子七千余人全部杀死，集中尸首修建了一座高大的坟墓。把公孙渊所任公卿以下二千余人全部杀掉，收编百姓四万户，三十余万人。司马懿也是够狠的，简直就是一个杀人狂魔。不过他释放了公孙恭，为纶直等人修了坟墓，还提拔表彰了他们的后代。在原定一年的期限内，司马懿胜利班师回朝。魏明帝派使者到蓟去犒劳部队，增司马懿食昆阳县，前后共二县。曹魏数十年来的辽东问题终于彻底得到了解决。
景初三年（公元239年），魏明帝曹睿病逝于洛阳，时年36岁。其养子齐王曹芳年仅8岁继位。司马懿与大将军曹爽一起接受遗诏辅助少主，任侍中、持节、都督中外诸军事、录尚书事，与曹爽各统兵三千人，共执朝政，轮流在殿中值勤，乘轿入殿。曹睿居然选自己的养子继位，而不选自己的侄子或兄弟，而且是一个8岁的小孩。还让两个都有野心的权臣辅佐，不知是怎么想的。这为以后司马氏篡权奠定了很好的基础。
曹爽打算排挤司马懿，想让尚书奏事先通过自己，以便专权，随向天子提议，改任司马懿为大司马。朝臣们认为前后两任大司马都死在任上，不吉利，于是任命司马懿为没有实权的太傅，入殿不趋走，参拜天子时不提自己的名字，带剑穿履上殿，如汉朝萧何一样。嫁娶丧葬的费用由官家供给，以世子司马师为散骑常侍，子弟中三人为列侯，四人为骑都尉。司马懿坚决辞让了子弟们的官爵。司马懿最擅长的就是隐忍，这个时候更需要低调。
正始六年（公元245年）八月，曹爽废置中垒、中坚营，把两营兵众交他的弟弟曹羲率领，司马懿援引先帝旧例制止，曹爽不听。
正始八年，曹爽用心腹何晏、邓飏、丁谧之谋，把郭太后迁到永宁宫，独揽朝政，兄弟一起掌管禁兵，多培植亲党，屡次改变制度。当时有人编歌谣说：“何、邓、丁，乱京城。”司马懿无法制止他们，与曹爽产生磨擦。于是，当年五月伪装生病，不问政事。
曹爽安排亲信
正始九年三月，黄门张当私自将宫中才人石英等十一人调出，给曹爽当伎人。曹爽、何晏认为司马懿病重，遂生篡夺君位之心，与张当密谋，企图颠覆社稷，日期已经商定。这时，曹爽及其同党也担心司马懿是装病，于是趁河南尹李胜要到荆州任刺史，前去拜望司马懿探查一下究竟。司马懿可是装病的能手，假装病重且神情恍惚骗过了李胜。曹爽对司马懿未加防备。
司马懿装病
司马懿表面装病，暗中布置，准备消灭曹爽势力。
嘉平元年（公元249年）正月，魏帝曹芳离开洛阳去祭扫魏明帝的坟墓高平陵，大将军曹爽、中领军曹羲、武卫将军曹训均从行。司马懿乘机上奏郭太后，请废曹爽兄弟。当时，司马师为中护军，率兵屯司马门，控制京都。司马懿召司徒高柔假节行大将军职责，统领曹爽军营，召太仆王观行中领军职责，统领曹羲军营。
高平陵
司马懿亲率太尉蒋济等布勒军队出迎天子，屯兵于洛水浮桥。派人上奏章给皇帝陈述曹爽之罪。曹爽扣住奏章，把曹芳留在伊水之南，砍伐树木建成鹿角，征发屯兵数千人以自守。大司农桓范劝曹爽挟持皇帝到许昌去，发文书征调天下兵马勤王。曹爽不从其计，反而派侍中许允、尚书陈泰去见司马懿，探听动静。司马懿乘机数说曹爽的过失，让他早来服罪。接着又派曹爽的亲信殿中校尉尹大目去对他说，朝廷只是免他的官职，并以洛水为誓。
桓范劝曹爽
于是，曹爽请免职，随曹芳回京。曹爽兄弟一回府，即被司马懿派兵包围。在曹爽府宅四角修高楼，派人在楼上密切监视着。不久，司马懿以谋反的罪名，杀曹爽及其党羽何晏、丁谧、邓飏、毕轨、李胜、桓范等，并灭三族。但对曹爽门下的二流人物，司马懿特别宽大处理，如鲁芝，辛敞，王沈等人，后来还有人成为晋朝新贵。
何晏
同年二月，曹芳任命司马懿为丞相，增繁昌、鄢陵、新汲、父城为其封邑，前后其计八县，食邑二万户，特许奏事时不提自己的名字。司马懿坚决辞丞相之职不受。
十二月，加九锡之礼，朝会时不下拜。司马懿又辞让了九锡礼。
嘉平三年（公元251年），司马懿在平叛了东汉司徒王允侄子王凌的谋反叛乱之后，曹芳策命司马懿为相国，封安平郡公，孙及兄子各一人为列侯，前后食邑五万户，封侯者十九人。司马懿辞相国、郡公之位不受。
同年八月，司马懿在洛阳去世，享年七十三岁。
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