曹操封魏王后,以司马懿为太子中庶子以佐助曹丕,帮助曹丕在储位之争中获得胜利。曹丕临终时,令司马懿与曹真等为辅政大臣,辅佐魏明帝曹叡。明帝时,司马懿屡迁抚军大将军、大将军、太尉等重职。明帝崩,托孤幼帝曹芳于司马懿和曹爽。曹芳继位后,司马懿遭到曹爽排挤,升官为无实权的太傅。
正始十年(249年),司马懿趁曹爽陪曹芳离洛阳至高平陵祭陵,起兵政变并控制京都洛阳。自此,曹魏的军政权力落入司马氏手中,史称高平陵事变。司马懿善谋奇策,多次征伐有功,曾率军擒斩孟达,两次率大军成功抵御诸葛亮北伐,远征平定辽东。对屯田、水利等农耕经济发展有重要贡献。