景元三年（262）冬，司马昭准备灭蜀，他认为姜维屡扰边陲，祸患无穷，但长期的战争也使弱小的蜀国资力更加衰竭，民众疲惫不堪，灭蜀的条件已经成熟了。朝臣大多以为不可，唯有钟会表示赞同。司马昭根据双方力量对比和地理形势制定了伐蜀计划：他以为蜀国战士有九万人，居守成都与各地不下四万，余下的不过五万人。现在以一部分兵力把姜维率领的大军羁绊在沓中，使之无暇他顾；主力直指骆谷，通过蜀军力量薄弱的地带，奔袭汉中，一定可以取得胜利。司马昭任命钟会为镇西将军、假节、都督关中诸军事，出镇长安；又命令青、徐、兖、豫、荆、扬诸州多造船只，扬言伐吴。这时征西将军邓艾连连上疏，认为蜀国未有间隙，不宜加兵。司马昭担心邓艾误事，派出大将军府主簿师纂去担任邓艾征西府司马，传达自己的意旨。翌年五月，一切准备停当之后，司马昭下令分兵三路大举伐蜀，由邓艾督三万余人从狄道出发，急速进军甘松、沓中，拖住姜维；由雍州刺史诸葛绪督三万余人从祁山出发，占领武街、桥头，切断姜维的退路；再由钟会统领十余万大军分别从斜谷、骆谷、子午谷向汉中挺进；以廷尉卫瓘持节监邓艾、钟会军事，兼行镇西将军钟会的军师。
大军出发前夕，西曹属邵悌求见司马昭，不无忧虑地说： “殿下派遣钟会率领十余万大军伐蜀，依下官愚见，钟会孤身一人，无重要亲眷留洛阳为质，不如另派他人为好。”司马昭笑着说：“这种情况难道我还不了解吗？如今蜀成了天下的祸害，使老百姓都不能安生，征服它本来易如反掌，但大家又说使不得。一个人如果还没有打仗就胆怯，就不会有机智勇敢；没有机智勇敢硬要他去打仗，就只能成为敌人的俘虏。因为只有钟会和我的意见相同，派他伐蜀，一定可以灭蜀，不派他派谁呢？至于灭蜀之后，即使像卿忧虑的那样，他又能有什么作为！他想谋反，有谁支持他呢？蜀的将军、大夫早已吓破了胆，成不了气候；中原将士思念还乡与亲人团聚，也不肯跟他，因此只能自取灭族之祸罢了。卿不必犯愁，也不要再同别人乱说。”
邓艾率军入沓中，派遣天水太守王欣等进攻姜维的营地，陇西太守牵弘在前拦击，金城太守杨欣进至甘松，在后堵截，把姜维紧紧钳制住。当邓艾牵制了姜维重兵时，钟会急速向汉中进兵。这儿是崇山峻岭的秦岭山区，层峦迭嶂、沟壑纵横。牙门将许仪奉命在前修路搭桥，钟会在后面督率大军。有一次过桥的时候，突然桥面上坍塌了一个小洞，钟会乘坐的马恰巧踩在小洞里，差点把他摔下来。他勃然大怒，下令斩杀许仪。许仪是魏初功臣许褚之子，钟会竟不宽宥，将士们都很震惊，无不小心谨慎。
姜维重兵置于西部，当他闻知钟会治兵关中，曾经上表汉主刘禅，奏请以左、右车骑张翼、廖化分兵把守阳安关口和阴平的桥头，以防患于未然。但蜀执政的佞倖黄皓听信巫鬼之言，按兵不动，直到魏军大出，才慌慌张张让廖化驰援姜维，张翼、董厥奔赴阳安关口，协助外围驻军。张、董刚刚开到前线，蜀朝廷又传来命令：诸外围军队皆不得参战，退守汉城和乐城。于是张、董率军西进阴平，听说魏将诸葛绪将从这里到建成，他们就在那儿等待。这样，钟会率领的军队在没有遇到任何阻击的情况下到达了汉中。他以护军荀恺、前将军李辅各领万人包围住汉城和乐城。汉、乐二城的蜀军各有五千人，只管守城，并不出战。钟会径出阳关口，派人祭祀了诸葛亮墓，然后遣护军胡烈等将领前行，攻破关城，缴获了一批粮食、装备。
姜维和邓艾在沓中相持不下，忽然听说钟会已进入汉中，大惊失色，急忙引兵撤退，但魏将杨欣咬住不放，两军在强川口打了一仗，姜维败走。这时诸葛绪又堵住桥头，姜维下令从孔函谷入北道，绕到诸葛绪的背面。诸葛绪闻讯后退三十里，企图阻击蜀军。姜维又退还原地，迅速穿越桥头，才摆脱了诸葛绪的纠缠。回到阴平，他对队伍稍加整顿，准备开赴关城。尚未到达，前方传来关城失陷的消息，他只得退到白水，在这里遇见廖化、张翼、董厥等诸军，然后合兵扼守剑阁。
邓艾追赶姜维到阴平以后，挑选出精悍将士，决定从德阳入江油，经绵阳到达成都。他邀约诸葛绪一起进兵，诸葛绪觉得自己奉命截击姜维，并无南下的使命，遂移兵白水，与驻屯在那里的钟会合兵。钟会为了扩张个人的势力，秘密上表朝廷，诬陷诸葛绪临敌怯懦，畏缩不前。朝廷命令用囚车将诸葛绪押解回京治罪，三万军队配属钟会指挥。
钟会发布檄文，警告蜀国将吏士民：“若偷安旦夕，迷而不反，大兵一发，玉石皆碎，虽欲悔之，亦无及已。”大有一举灭蜀之气概！他领兵进攻剑阁，遇到姜维顽强抵抗。姜维分兵固守险要，钟会久攻不克。而由于运输艰难，士兵乏食，钟会动摇了，打算撤兵。果真如此，则伐蜀之举前功尽弃。邓艾坚决反对，他上书建议说：“现在敌人已经遭到沉重打击，我们只能乘胜前进。可以从阴平出发，由小路经汉德阳亭急进涪县，涪县距离剑阁百里，距离成都三百余里，是敌人的腹心之地。如果我军出奇兵冲击敌人的腹心，那么剑阁的守敌一定会退兵还救涪县，钟会的军队也就可以从容而进了；如果剑阁守敌不救涪县，那么敌人在涪县对付我军的兵力就少了。兵书上说：‘攻其无备，出其不意。’我军突然袭击敌人的薄弱环节，攻破涪城是有把握的。”
十月，邓艾率兵进入蜀军不曾设防的阴平山区。沿途七百里杳无人烟，处处是悬崖深谷，奇峰突起，怪石嶙峋。将士们凿山开道，在陡峭的悬崖上修筑栈道、架设桥梁。邓艾身先士卒，上山的时候手攀树木，足蹬峭壁，艰难地往上爬；下坡的时候用毛毡裹着身体，从上面往下滚。半路上粮食快吃光了，全军濒临绝境，但是他们咬紧牙关坚持下来了。在经历千辛万苦之后，他们如神兵天将，突然出现在江油蜀军的面前。江油蜀军守将马邈不战而降。接着，他们又进入连绵一百五十里的左担道，继续前进。这段山道极其狭窄，人们左肩担担行走，路上竟不能换肩，左担道即由此而得名。
蜀平尚书事诸葛瞻率兵抵御魏军，驻屯涪县，不再前进。部下黄崇再三提议派兵据守险要地形，不可让魏军进入平原地带，诸葛瞻固执不从。因而邓艾得以长驱直入，打垮了诸葛瞻的前锋。诸葛瞻溃败一百多里，退守绵竹。邓艾派人送信劝降说： “若降者必表为琅邪王”。诸葛瞻大怒，斩杀来使。邓艾派子 忠攻蜀军右翼，司马师纂攻左翼。初战不利，邓忠、师纂退兵回营，对邓艾说：“敌人还不可击。”邓艾怒气冲冲地叱责说：“生死存亡在此一举了，哪里有什么不可攻击的道理！”下令把二人推出去斩首，二人只得重新披挂上马，拚死一战，终于大破蜀军，杀死了诸葛瞻和尚书张遵等，攻下绵竹。
绵竹陷落后，蜀军全线崩溃，邓艾督军进抵雒城。魏军突然逼近，蜀国君臣毫无准备，朝野乱作一团，老百姓也纷纷出城避难。懦弱无能的刘禅束手无策，经不起光禄大夫谯周的一再劝说，派侍中刘绍捧着蜀天子玺绶到雒县向邓艾请降。
邓艾入成都，在军营门前举行了受降的仪式。刘禅亲自带领太子、诸王和群臣六十多人来到军营前，每个人都双手反绑，还让人抬来一口棺材，表示罪孽深重，情愿受死。邓艾手执符节，上前替刘禅诸人松绑，下令焚毁棺材，表示接受刘禅的投降并宽宥他的罪过。军队进城后，邓艾传令将士不得掳掠，安抚百姓，使各操旧业，受到蜀人的拥护。
曹魏灭吴，是结束自东汉末年以来分裂局面，重新实现祖国统一的重要步骤。灭蜀之役，邓艾之功不可没。但是，谁曾料到，等待他的竟是灭顶之灾。
在巨大胜利面前，邓艾头脑有些不冷静了，他擅自循后汉将军邓禹之例，宣称承制，任命大批官吏。他拜刘禅为行骠骑将军，蜀太子、诸王为驸马都尉；委任原蜀汉各级官吏为朝廷命官，或者命为自己的下属；还任命师纂领益州刺史，牵弘领蜀中郎将等等。他派人去绵竹，收埋魏、蜀死亡的将士，在上面垒起高台，这就是所谓“京观”，用以宣扬自己的武功。他又在蜀士大夫面前自吹自擂，得意非凡地说：“诸君幸而遇见了我邓某，因此才有今天呢！要是碰上吴汉之流，早就没命了。”又说：“姜维确实是当代的一位好汉，只是遭遇我邓某，才走投无路。”而这些，成了野心家钟会置他于死地的口实。
当邓艾的大军逼近成都的时候，姜维才匆匆逃离剑阁，向巴郡方向撤退，钟会也才进军涪县，派遣胡烈等将领去追赶姜维。后来，已经归降邓艾的刘禅敕令姜维向钟会缴械投降。姜维知大势已去，只好放下武器，送交节传给胡烈，自己到涪县投降钟会。钟会大喜，迫不及待地上表向司马昭表功，表上说：
贼姜维、张翼、廖化、董厥等逃死遁走，欲趣成都。臣辄遣司马夏侯咸、护军胡烈等，经从剑阁，出新都、大渡截其前，参军爰■、将军句安等蹑其后，参军皇甫闿、将军王买等从涪南出冲其腹，臣据涪县为东西势援。维等所统步骑四、五万人，擐甲厉兵，塞川填谷，数百里中首尾相继，凭恃其众，方轨而西。臣敕咸、闿等令分兵据势，广张罗网，南杜走吴之道，西塞成都之路，北绝越逸之径，四面云集，首尾并进，蹊路断绝，走伏无地。臣又手书申喻，开示生路，群寇困逼，知命穷数尽，解甲投戈，面缚委质，印绶万数，资器山积。……
臣辄奉宣诏命，导扬恩化，复其社稷，安其闾伍，舍其赋调，弛其征役，训之德礼以移其风，示之轨仪以易其俗，百姓欣欣，人怀逸豫，后来其苏，义无以过。
钟会的一派花言巧语博得了司马昭的欢心，遂进位司徒，封县侯，增邑万户，其子二人也都封为亭侯，邑各千户。也就是从这时候起，耿直的邓艾反而遭到司马昭的猜疑。当时，邓艾写信给司马昭说：
兵有先声而后实者，今因平蜀之势以乘吴，吴人震恐，席卷之时也。然大举之后，将士疲劳，不可使用，且徐缓之；留陇右兵二万人，蜀兵二万人，煮盐兴治，为军农要用，并作舟船，豫顺流之事，然后发使告以利害，吴必归化，可不征而定也。今宜厚刘禅以致孙休，安士民以来远人，若便送禅于京都，吴以为流徙，则于向化之心不劝。宜权停留，须来年秋冬，比尔吴尔足平。以为可封禅为扶风王，赐其资财，供其左右。郡有董卓坞，为之宫舍。爵其子为公侯，食郡内县，以显归命之宠。开广陵、城阳以待吴人，则畏威怀德，望风而从矣。
邓艾不骄矜、不伐功，一心一意筹画灭吴之策，他的种种建议实具远见卓识。然而他擅自承制拜官，已经惹得司马昭大不高兴，这里又提出留兵蜀中，岂不引起司马昭的满腹狐疑。司马昭让监军卫瓘告诫邓艾说：“有事应当报请，不应独断专行。”邓艾不以为然，上书申辩说：“我奉命远征，按照朝廷的方略办事，征服了蜀国。关于承制任命代理官吏，是为了安定社会秩序，自谓是符合一时的需要。目前蜀国率众归降，其土地南极南海，东接孙吴，应当及早稳定下来。如果等待朝廷的命令，因为路途遥远，恐怕耽误太久了。《春秋》大义说，大夫出了边界，只要有利社稷安定、国家发达，是可以专权处置的。现在孙吴还没有宾服，其势连蜀中，所以不可拘泥于常规而丧失良机。《兵法》说，进不求名，退不避罪。臣虽然没有古人的高风亮节，但也不敢只顾虑自己而损害国家的利益。”
钟会自从接受姜维投降以后，对待蜀降将很宽厚，对待姜维更是亲切友好，他把姜维等将领缴交的印信符节都发还给他们。姜维慢慢觉察到钟会怀有野心，有一次，他旁敲侧击地试探说：“君侯自淮南平叛以来，运筹帷幄，从未失策，司马氏的强盛，都是君侯之力。今日君侯又平定蜀国，威德震动天下。民众颂扬您的功绩，但主帅却感到恐惧。这样，君侯还能够安全回去吗？不如效法陶朱公泛舟江湖，隐姓埋名，尚可以保全功名性命。”钟会说：“你扯得太远了，我做不到，况且也不止这一条路吧！”姜维又说：“其它办法君侯自然可以考虑到，不必老夫多言了。”话中有话，耐人寻味。这二人各自打着主意，相互利用；出则同车，坐则共席，关系越来越密切了。钟会对长史杜预说：“以姜维和中原的名士相比，诸葛诞、夏侯玄都超不过他。”
钟会野心骤然膨胀，阴谋造反，而谋反的最大障碍是邓艾。他借邓艾擅自承制为口实，反诬邓艾谋反，秘密向司马昭告发，又派人截获邓艾送往朝廷的章表文书，而模仿邓艾笔体，写一些不恭不敬，矜功自伐的词句以激怒司马昭。咸熙元年（264）一月，朝廷诏命押送邓艾回京，为了预防邓艾举兵反抗，司马昭又命令钟会率领大军入成都。诡计多端的钟会明知监军工瓘兵少，却故意派他先进城收捕邓艾，企图借邓艾之刀杀掉他，然后再杀邓艾。卫瓘虽然知道钟会的用心，但军令不可抗拒，遂乘夜进入成都，传令邓艾手下将领，说：“我奉诏收捕邓艾，其余一概不问。你们如果归顺官军，爵赏不变；敢不归顺，则诛及三族！”到了鸡叫的时候，邓艾的部将都先后归顺卫瓘，营帐里只剩下邓艾一人。天刚亮，卫瓘乘坐使者专车，来到邓艾的住处，邓艾还没有睡醒呢！卫瓘抓住邓艾父子，关入囚车。邓艾的部将不相信自己的统帅谋反，计议劫夺囚车，他们全副披挂涌到卫瓘营帐前，卫瓘很镇静，独自出来接见他们，装着同情的样子，表示要上表为邓艾申张正义，这些将领也就相信了。
一月十五日，钟会进入成都，差人押走邓艾。这时，钟会麾下有魏、蜀军队二十余万，他越想越觉得自己功名盖世，再也不能受制他人了。于是计划派姜维督率蜀兵担任前锋，自己统帅大军继发长安，然后骑兵从陆路、步兵从水路，水陆并进，五日可达孟津，再会兵洛阳，这样，天下就是自己的了。正当他想入非非的时候，司马昭派人送来书信，司马昭说：“恐怕邓艾不肯奉顺，今派遣中护军贾充率步骑万人直入斜谷，屯驻乐城。我本人率领十万大军在长安，我们很快就能见面了。”钟会大吃一惊，对亲信说：“如果只为取邓艾，司马昭知道我自己就能办到。现在带来重兵，必定是觉察到我有异常了，我们只有快点动手。事成可以得天下，不成退保蜀、汉，也不失当刘备！”
第二天，钟会召集护军、郡守、牙门骑督以上和原蜀国的官吏，会集蜀国朝堂。他宣布为皇太后举哀，向大家出示伪造的太后令他起兵废司马昭的遗诏。但他又作贼心虚，随后把他们都关了起来，又关闭成都城门和蜀宫门，严兵把守。诸军将领也都换成他的亲信。监军卫瓘这时诈称病重，卧床不起，钟会就更无所忌惮了。
钟会有一个帐下督名丘建，本是胡烈部属，胡烈推荐给司马昭。钟会出兵，请求以丘建自随，甚加信用。丘建怜悯胡烈独自一人被关押在房里，求钟会允许有一个亲兵去端水端饭。因此，其他牙门也都援例各带一个亲兵。胡烈哄亲兵说：“丘建密传消息：钟会已挖好大坑，削好数千枚白棒。准备叫外面的士兵进来，每人赐给一顶白■帽，拜为散将，让他们打死我们，埋入坑中。”他还把同样内容写在一张条子上传给在军营中的儿子胡渊。一夜之间，这个消息在各军中都传遍了，大家人心惶惶，害怕一打起仗就回不了家了。
十八日中午，军营中突然鼓声大作，胡烈军营的士兵首先哗变，胡渊带头冲出。紧接着，各军也鼓噪而出。虽然无人督促，而大队人马如波涛激荡，争先恐后朝着城门涌动着。这时钟会正在给姜维部发放铠甲器杖，卫兵进来报告说，外边声音嘈杂，好像是失火了。一会儿，卫兵紧急报告，有很多士兵正向城门跑过来。钟会大惊，感到事情不好，对姜维说：“这些兵来者不善，怎么办？”姜维说：“只有打了。”钟会一面派兵去杀掉关押的牙门、郡守，一方面让大家用木头顶住城门。愤怒的士兵奋力砍门，一时不能破门。但没多久，有的士兵架梯登城，有的士兵放火烧城屋；人群如蚂蚁成群，飞箭似雨点密集，大群的士兵冲进城来，而被关的牙门、郡守也纷纷跑了出来，双方会合，将姜维、钟会团团围住。姜、钟困兽犹斗，杀死五、六人，但寡不敌众，被蜂拥而上的士兵们乱刀杀死了。钟会的将士死者有数百人。城内乱成一团，直到装病的卫瓘出来主事，才逐渐安定下来。
钟会一死，邓艾本营的将士追上囚车，救出邓艾，准备迎还成都。但是，这一行动不仅未能洗刷他的冤枉，而且断送了他的性命。卫瓘参与构陷邓艾，惟恐邓艾报复，派遣护军田续领兵在绵竹西的三造亭偷袭，斩杀邓艾及其子忠。邓艾死后，其在洛阳的家属都受到株连，其子悉数被杀，妻及孙子流徙西域。这桩沉冤直到西晋泰始九年（273）才得以申雪。如西晋段灼所说：“钟会忌艾威名，构成其事。忠而受诛，信而见疑，头悬马市，诸子并斩，见之者垂泣，闻之者叹息！”