嘉平元年(249年)春正月，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。司马懿乘机上奏永宁太后，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。司马懿列阵，经过曹爽门前，曹爽部将严世登楼，引弩欲射，孙谦拉着他的胳膊阻止他说：“事未可知”(《晋书·宣帝纪》)。一连阻止三次。大司农桓范用计出城去投曹爽，蒋济对司马懿说：“智囊往矣。”司马懿却说：“爽与范内疏而智不及，驽马恋栈豆，必不能用也”(《晋书·宣帝纪》)。
司马懿召司徒高柔假节行大将军事，管领曹爽军营，对他说：“君为周勃矣”(《晋书·宣帝纪》)。召太仆王观行中领军事，统摄曹羲军营。司马懿自己率太尉蒋济等勒兵出迎天子，驻扎在洛水浮桥。派人上奏章给皇帝：“先帝诏陛下、秦王及臣升于御床，握臣臂曰‘深以后事为念’。今大将军爽背弃顾命，败乱国典，内则僭拟，外专威权。群官耍职，皆置所亲；宿卫旧人，并见斥黜。根据盘牙，纵恣日甚。又以黄门张当为都监，专共交关，伺候神器。天下汹汹，人怀危惧。陛下便为寄坐，岂得久安？此非先帝诏陛下及臣升御床之本意也。臣虽朽迈，敢忘前言。昔赵高极意，秦是以亡；吕霍早断，汉祚永延。此乃陛下之殷鉴，臣授命之秋也。公卿群臣皆以爽有无君之心，兄弟不宜典兵宿卫；奏皇太后，皇太后敕如奏施行。臣辄敕主者及黄门令罢爽、羲，训吏兵各以本官侯就第，若稽留车驾，以军法从事。臣辄力疾将兵诣洛水浮桥，伺察非常”(《晋书·宣帝纪》)。
曹爽扣住奏章，不让皇帝知道，把皇帝留在伊水之南，砍伐树木建成鹿角，征发屯兵数千人以自守。桓范劝曹爽挟持皇帝到许昌去，发文书征调天下兵马勤王。曹爽优预寡断，果然疑惑，不从其计。反而夜遣侍中许允、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，说他该早自归来服罪。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罢了，并以洛水为誓。
曹爽欲信其言，桓范等人援引古今，百般劝谏，从晚上一直劝到第二天黎明。劝到最后，曹爽投刀于地，说：“司马公正当欲夺吾权耳。吾得以侯还第，不失为富家翁”(《晋书·宣帝纪》)。桓范哭着说：“曹子丹佳人，生汝兄弟，豚犊耳！何图今日坐汝等族灭也”(《资治通鉴·卷第七十五》)！
曹爽把司马懿的奏章给皇帝看，请皇帝下诏免去自己官职，随皇帝进入京城。曹爽兄弟一回府，即被司马懿派兵包围。司马懿在曹爽府宅四角修造高楼，让人在楼上密切监视着。一次，曹爽刚拿着弹弓到后园中，楼上人就喊：“故大将军东南行”(《资治通鉴·卷第七十五》)!曹爽愁闷，不知所措。
不久，司马懿以谋反的罪名，杀曹爽及其党羽何晏、丁谧、邓扬、毕轨、李胜、桓范等，并灭三族。从此曹魏的军政大权完全落入司马懿的手中，为司马氏取代曹魏奠定了基础。
同年二月，皇帝任命司马懿为丞相，增繁昌、鄢陵、新汲、父城为其封邑，前后其计八县，食邑二万户，特许奏事不名。司马懿固辞丞相之职不受。十二月，诏命加九锡之礼，朝会不拜，又固辞九锡。
嘉平二年(250年)春，魏帝命司马懿在洛阳立庙。司马懿久病，不任朝请，每遇大事，天子亲自到他府中去征询意见。兖州刺史令狐愚和太尉王凌(驻在寿春)见皇帝孱弱，强臣专权，谋立楚王曹彪。未发，令狐愚死。
嘉平三年(251年)春正月，王凌借口吴人塞涂水，请求出兵征讨。司马懿知其阴谋，不令兴兵。并于四月亲率中军讨伐王凌。司马懿故计重施，他先下赦书赦免凌罪，又写信安慰他，但不久大军突至。王凌自知势穷，便独自乘船迎接，派属官王或请罪，送上印绶、节钺。
司马懿军到武丘，王凌在水边面缚等待，说：“凌若有罪，公当折简召凌，何苦自来邪！”司马懿说：“以君非折简之客故耳”(《晋书·宣帝纪》)。说罢，命将领率六百人马想把王凌解送洛阳。王凌向司马懿要棺材上的钉子，想试探一下，看司马懿想不想杀自己，司马懿命手下人找来送给他。后来，王凌途经贾逵庙，曾大呼：“贾梁道！王凌是大魏之忠臣，惟尔有神知之”(《晋书·宣帝纪》)。五月，王凌到项城，绝望，服毒而死。
司马懿进军寿春，参与王凌之谋的人都出来自首。司马懿推知其事，凡牵连在内的一律诛灭三族。他还派人挖开王凌、令狐愚的坟墓，在附近的市上，剖棺暴尸三天，然后，烧掉他们的印绶、官服，把他们裸埋土中。司马懿把楚王曹彪也杀了。并且把魏之王公全部拘捕，放置邺城，命有司监察，不准他们互相交结往来。
魏帝策命司马懿为相国，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。司马懿固辞相国、郡公之位不受。
司马懿平定曹爽乱政是挽救曹魏政权，信守托孤承诺，维护曹芳的皇位，不是单纯为了个人集团的权力。首先他放弃权力回家养病的时候，司马师、司马昭兄弟在朝中都是中级官员，司马氏集团还是弱小的。此时谈不上要建立司马氏专权，嘉平之变后司马师兄弟也没有掌权担任要职。实际上直到司马懿集团的主要成员开始受到曹爽的排挤打击的时候，司马懿依然是容让，就象他对孙礼说的，要“忍不可忍”。最初曹爽还只是专权，剥夺众多豪强贵族的政治地位，剥夺他们的祭祀荣誉。固执发动对蜀国的战争等，这些乱政司马懿都没有能阻止，表明曹爽已经不尊重司马懿了，并且后来准备要篡位。曹爽要篡位也是明显的，他的衣食和仪式排场几乎和皇帝相同，皇宫御用尚方器物充斥其家，自行从宫中取曹睿的才人到自己府中，甚至到了伪造诏书，把皇宫的才人五十七人送到邺城，擅自取用太乐乐器，武库禁兵。后来还把郭太后迁居冷宫囚禁，派遣亲信监视小皇帝，这时唯一对他篡位构成威胁的就只有司马懿了，他一面派亲信去察看司马懿的动向，一面排挤打击司马懿的亲属、亲信，都是为了篡位做准备，郭太后、刘放、孙资等过去有权势的，都相继被他废黜了，司马懿因为早早就回家养病了，所以他受到打击是最晚。曹爽最后只有把司马懿集团也瓦解了，称帝篡位才能开始，孙礼、卢毓等相继被排挤，矛头甚至指向司马懿的亲戚杜恕，这是在正始九年底，后来卢毓审理曹爽党徒，了解到他们谋反篡位准备在三个月内行动，曹爽不是《三国演义》中那个软弱、窝囊的废物，他指挥军队伐蜀，专权打击孙礼，也是野心勃勃、专横跋扈的权贵。司马懿所以还有赦免他的念头，不是因为曹爽没有要篡位的阴谋证据，主要是不愿承担杀托孤大臣专权的名声，也了解曹爽的实际是志大才疏，看到曹爽建立的小集团与各主要派系都有矛盾，也没有百姓拥护他，不会有威胁，而且曹爽的篡位计划也没有能实际执行，他也还没有废帝自立，在嘉平之变的时候，曹爽也没有挑起内战，总算是和平解决了矛盾。司马懿也曾经发誓不追究曹爽，这样才表示要赦免他，给他送去粮食。可是从祭祀名单就可以看出，曹爽专权期间得罪的人太多，最终朝议依然处死了他。不要以为司马懿废黜曹爽只是他个人要夺权，只是司马氏和曹氏争权这么简单。参与废黜曹爽的有司马懿集团和大多数派系，郭太后、蒋济、高柔等都是各大派系的代表，朝议也是各派系共同参加，曹操担任丞相、魏公的权势比司马懿这时要大得多，依然要受到朝议的制约，他要恢复肉刑，但是朝议多数人反对，曹操也只能暂时放弃。司马懿更是不能不接受朝议，曹爽打击、压迫其它派系，最终被他们要求处死，《三国志》曹爽传中，详细记载了曹爽乱政，准备篡位，以及朝议将他处死的经过。
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