果，不幸而被桓範言中。這次曹爽外出，司馬懿看準時機，以迅雷不及掩耳之勢發動了政變。
魏帝曹芳離開洛陽去祭掃魏明帝的墳墓高平陵，大將軍曹爽、中領軍曹羲、武衛將軍曹訓均從行。司馬懿乘機上奏永寧太後，請廢曹爽兄弟。當時，司馬師為中護軍，率兵屯司馬門，控製京都。司馬懿列陣，經過曹爽門前，曹爽部將嚴世登樓，引弩欲射，孫謙拉著他的胳膊阻止他說：“事未可知”(《晉書·宣帝紀》)。一連阻止三次。大司農桓範用計出城去投曹爽，蔣濟對司馬懿說：“智囊往矣。”司馬懿卻說：“爽與範內疏而智不及，駑馬戀棧豆，必不能用也”(《晉書·宣帝紀》)。
司馬懿起兵時，曾以皇太後的名義征召桓範，想讓他代行中領軍職。桓範打算應召，其子勸止說：\"皇帝在城外，不如出城。\"桓範遂不應召。他行至平昌城門，城門已閉。守門將領司蕃，是桓範過去的部下。桓範舉起手版，對他說：\"皇帝有詔書征召我，你趕快給我開門。\"司蕃要求看詔書，桓範嗬斥道：\"你不是我過去的部下嗎？怎麼敢這樣對待我！\"司蕃不得已，打開城門，放他出城。桓範出城後，回頭對司蕃說：\"太傅想造反，你趕快跟我走！\"司蕃追之不及，隻好眼睜睜看著他走了。
桓範很有謀略，是當時有名的智囊。司馬懿聽說他跑了，不免有些擔憂，對蔣濟說：\"這智囊投到那邊去了，怎麼辦？\"蔣濟笑著說：\"桓範雖然很有智慧，但曹爽優柔寡斷，必然不會采納他的計謀。這就像跑不快的馬兒貪戀馬槽裡的飼料一樣，曹爽留戀的隻是自己的家業。\"
司馬懿召司徒高柔假節行大將軍事，管領曹爽軍營，對他說：“君為周勃矣”(《晉書·宣帝紀》)。召太仆王觀行中領軍事，統攝曹羲軍營。司馬懿自己率太尉蔣濟等勒兵出迎天子，駐紮在洛水浮橋。派人上奏章給皇帝：“先帝詔陛下、秦王及臣升於禦床，握臣臂曰‘深以後事為念’。今大將軍爽背棄顧命，敗亂國典，內則僭擬，外專威權。群官耍職，皆置所親；宿衛舊人，並見斥黜。根據盤牙，縱恣日甚。又以黃門張當為都監，專共交關，伺候神器。天下洶洶，人懷危懼。陛下便為寄坐，豈得久安？此非先帝詔陛下及臣升禦床之本意也。臣雖朽邁，敢忘前言。昔趙高極意，秦是以亡；呂霍早斷，漢祚永延。此乃陛下之殷鑒，臣授命之秋也。公卿群臣皆以爽有無君之心，兄弟不宜典兵宿衛；奏皇太後，皇太後敕如奏施行。臣輒敕主者及黃門令罷爽、羲，訓吏兵各以本官侯就第，若稽留車駕，以軍法從事。臣輒力疾將兵詣洛水浮橋，伺察非常”(《晉書·宣帝紀》)。
曹爽扣住奏章，不讓皇帝知道，把皇帝留在伊水之南，砍伐樹木建成鹿角，征發屯兵數千人以自守。桓範勸曹爽挾持皇帝到許昌去，發文書征調天下兵馬勤王。曹爽優預寡斷，果然疑惑，不從其計。反而夜遣侍中許允、尚書陳泰去見司馬懿，探聽動靜。司馬懿乘機數說曹爽的過失，說他該早自歸來服罪。接著又派曹爽的親信殿中校尉尹大目去對他說，朝廷隻是免他的官職罷了，並以洛水為誓。
曹爽欲信其言，桓範等人援引古今，百般勸諫，從晚上一直勸到第二天黎明。勸到最後，曹爽投刀於地，說：“司馬公正當欲奪吾權耳。吾得以侯還第，不失為富家翁”(《晉書·宣帝紀》)。桓範哭著說：“曹子丹佳人，生汝兄弟，豚犢耳！何圖今日坐汝等族滅也”(《資治通鑒·卷第七十五》)！
曹爽把司馬懿的奏章給皇帝看，請皇帝下詔免去自己官職，隨皇帝進入京城。曹爽兄弟一回府，即被司馬懿派兵包圍。司馬懿在曹爽府宅四角修造高樓，讓人在樓上密切監視著。一次，曹爽剛拿著彈弓到後園中，樓上人就喊：“故大將軍東南行”(《資治通鑒·卷第七十五》)!曹爽愁悶，不知所措。
不久，司馬懿以謀反的罪名，殺曹爽及其黨羽何晏、丁謐、鄧揚、畢軌、李勝、桓範等，並滅三族。從此曹魏的軍政大權完全落入司馬懿的手中，為司馬氏取代曹魏奠定了基礎。
同年二月，皇帝任命司馬懿為丞相，增繁昌、鄢陵、新汲、父城為其封邑，前後其計八縣，食邑二萬戶，特許奏事不名。司馬懿固辭丞相之職不受。十二月，詔命加九錫之禮，朝會不拜，又固辭九錫。
嘉平二年(250年)春，魏帝命司馬懿在洛陽立廟。司馬懿久病，不任朝請，每遇大事，天子親自到他府中去征詢意見。兗州刺史令狐愚和太尉王淩(駐在壽春)見皇帝孱弱，強臣專權，謀立楚王曹彪。未發，令狐愚死。
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