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日），逼迫曹奂禅让，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（今新疆罗布泊西）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。

以下为景元三年（262年）曹魏的州郡设置数目。

幽州

范阳郡、代郡、渔阳郡、右北平郡、辽西郡、乐浪郡

上谷郡、燕国、昌黎郡、玄菟郡、辽东郡、带方郡

冀州

阳平郡、广平郡、清河郡、巨鹿郡、赵国、常山郡、安平郡

平原郡、乐陵国、河间郡、渤海郡、中山国

青州

城阳郡、东莱郡、北海国、齐国、乐安郡、济南国

并州

上党郡、西河郡、太原郡、乐平郡、新兴郡、雁门郡

兖州

泰山郡、济北国、东平国、东郡、任城郡、山阳郡、济阴郡、陈留国

徐州

东莞郡、琅琊国、东海国、广陵郡、下邳郡、彭城国

司州

原汉司隶校尉部，曹魏黄初元年改为司州。领郡国五、县国七十

河南尹，西汉置郡。领县二十四

洛阳县（州治、郡治：中京）、河南县、巩县、河阴县、成皋县、缑氏县、阳城县、新城县、陆浑县、梁县、阳翟县、荥阳县、京县、密县、卷县、阳武县、苑陵县、中牟县、开封县、原武县、新郑县、偃师县、平县、谷城县

弘农郡，西汉置郡。领县八

弘农县（郡治）、湖县、陕县、宜阳县、黾池县、华阴县、卢氏县、新安县

河内郡，西汉置郡。领县十六

汲县、共县、林虑县、获嘉县、修武县、野王县、州县、怀县（郡治）、平皋县、河阳县、沁水县、轵县、山阳县、温县、朝歌县、武德县

河东郡，西汉置郡。领县十一

安邑县（郡治）、东垣县、汾阴县、大阳县、解县、蒲板县、河北县、濩泽县、端氏县、闻喜县、猗氏县

平阳郡，曹魏黄初元年分河东郡置。领县十一

平阳县（郡治）、杨县、永安县、浦子县、狐桓县、襄陵县、绛邑县、临汾县、北屈县、皮氏县

雍州

京兆郡、冯翊郡、扶风郡、北地郡、新平郡

安定郡、广魏郡、天水郡、南安郡、陇西郡

凉州

武威郡、金城郡、西平郡、张掖郡

酒泉郡，西海郡，敦煌郡

豫州

领郡国九、县国八十八

陈郡，西汉置郡。领县六

陈县（郡治）、武平县、柘县、阳夏县、扶乐县、长平县

颍川郡，秦之郡。领县十五

许昌县（郡治：汉许县，南京）、长社县、颍阴县、颍阳县、临颍县、郾县、鄢陵县、新汲县、襄城县、繁昌县、郏县、定陵县、昆阳县、舞阳县、父城县

汝南郡，西汉置郡。领县二十九

新息县（郡治）、新阳县、安城县（州治）、慎县、朗陵县、阳安县、上蔡县、平舆县、定颍县、灈阳县、南顿县、汝阳县、吴房县、西平县、□强县、召陵县、西华县、宜春县、新蔡县、褒信县、原鹿县、富波县、固始县、汝阴县、项县、汝南县、安阳县、鲖阳县、慎阳县

梁国，西汉置郡。领县七

睢阳县（郡治）、蒙县、虞县、下