正始十年(249年)二月五日，曹芳与曹爽三兄弟往高平陵拜祭魏明帝。司马懿奉郭太后之令在洛阳发动高平陵政变，入永宁宫向素来与曹爽不睦的郭太后上奏，称曹爽兄弟败乱国典、擅权营私，遂奉太后上奏天子请求意旨罢废曹爽，与蒋济等占据洛水浮桥，关闭洛阳城门。
接着任命司徒高柔假节代理大将军事，接管曹爽的职权;王观行中领军事，接管曹羲的禁军。曹爽接到弹劾表后，一时惊慌失措，不敢告知曹芳。
于是将天子车驾留在伊水之南，砍伐树木建成鹿角，征发屯兵数千人以自守。与此同时大司农桓范与大将军司马鲁芝逃出洛阳，跑到高平陵会合曹爽。
桓范力劝曹爽带皇帝到许昌，以皇帝之名号召全国兵马反击司马懿。见曹爽没有主见，于是又劝曹羲可以利用阙南别营和典农校尉的军队暂作抵抗，然后占据许都，且表示自己可以用大司农的印章为他们的军队调运粮草。
但曹爽兄弟始终犹豫未决。
司马懿怕曹爽拼死一搏，于是先后派侍中许允、尚书陈泰以及曹爽所亲信的殿中校尉尹大目等人诱劝曹爽放弃权力，并以洛水为誓允诺其只交出兵权，便可保留爵位。
蒋济也写信给曹爽，称司马懿只想剥夺他们兄弟的兵权，不会伤害他们，可以保他们富贵。
曹爽想了一夜，认定司马懿不过是欲令他与他的兄弟们放弃兵权，于是决定放弃抵抗，而请皇帝罢免自己，并向司马懿认罪投降。
当曹爽解下印绶时，主簿杨综劝道：“您挟持天子手握大权，难道要放弃这些权位而跑到东市去被砍头吗？”
但曹爽不听从，桓范也大哭道：“曹子丹大英雄，却生下你们这群如猪如牛的兄弟！没想到今日受你们的连累要灭族了！”
曹爽兄弟被免职后，以侯爵的身份回到府第，司马懿在曹爽府第四角起高楼，命人日夜监视。
曹爽兄弟内心不安心，欲要试探司马懿的心意，于是声称食物不足，向司马懿要求食物。
之后司马懿送来食物，曹爽兄弟十分高兴，自以为司马懿不会赶尽杀绝。
但不久后，与曹爽兄弟交情甚密的黄门张当在司马懿的严刑拷问之下，只得供称曹爽和何晏等人意图谋反，于是曹爽兄弟与其亲信党羽都被捕，二月九日一起被屠灭三族。
在这一过程中，十七岁的曹芳犹如一位看客，坐观司马懿与曹爽争斗，几乎没有采取一丝夺权措施。
高平陵之变后，司马氏掌握了曹魏大权，曹芳之前是曹爽的傀儡，现在变成了是司马氏的傀儡。
两年后，司马懿去世，他也想要效仿周文王，于是没有夺取曹魏的政权而是让其子司马师把持朝政。
嘉平六年(254年)二月，中书令李丰和张皇后的父亲光禄大夫张缉等人图谋废掉司马师，改立夏侯玄为大将军，事情败露，被司马师灭族。
后司马师逼曹芳废黜张皇后，改立王皇后。曹芳因参与了李丰等人的图谋而不安，司马师则担心后患，秘密图谋废黜曹芳。
嘉平六年(254年)九月，司马师联合公卿中朝大臣上奏郭太后，言及曹芳年长不亲政、沉迷女色、废弃讲学、弃辱儒士、与优人、保林等淫乱作乐并弹打进谏的清商令令狐景、清商丞庞熙乃至用烧铁重伤令狐景身体、太后丧母时不尽礼等罪，请依霍光故事废曹芳的帝位，得到许可。
曹芳搬出洛阳，在河内郡重门营建齐王宫，所有礼仪制度都如同诸侯王的封国。
正元元年(254年)，司马师废掉魏帝曹芳，打算推立彭城王曹据为帝，因郭太后的执意要求，立高贵乡公曹髦为大魏皇帝。
曹髦是魏文帝曹丕的长孙，东海王曹霖的庶出长子。正始五年(244年)，被封为郯县高贵乡公。曹髦从小好学，才慧早成，有祖父曹丕的风范。
同年十月四日，他到达京都洛阳北郊邙山的玄武馆。群臣奏请他住在前殿，曹髦回答说前殿乃先帝寝殿，不敢越礼，于是暂住在西厢房中。群臣又奏请以天子之礼迎他入京，他仍不同意。
正元元年(254年)十月七日，曹髦派身边的一批侍从官员到国内各地巡视，代表天子了解各地人情世故，慰问地方官员和百姓，同时调查有无冤案和官员失职的情况。
八日，授予大将军司马师统领全国兵马及京师内外诸军的权力，并特许大将军朝拜时不必小步快走以表示对天子的尊敬，向君王奏事时只称官职不直呼姓名，还可以穿鞋佩剑上殿。
十九日，曹髦命礼官评定在废立天子过程中出谋献策的公卿朝臣们的功劳，并按功绩大小给予不同程度的奖赏。
正元二年(255年)正月十二日，镇东将军毋丘俭、扬州刺史文钦起兵声讨司马氏，二十五日，大将军司马师督师征讨淮南。经过几番激战，毋丘俭战死，文钦逃往孙吴，然而司马师也在这场战争中被文钦之子文鸯惊得眼球掉落，病上加病。
“叛乱”平息不久，司马师在许都已奄奄一息。他自料性命难保，就派人从洛阳叫来了司马昭，对他说：“我估计自己不行了，你接掌我的大将军印。”
话未说完，司马师一命呜呼了。
消息传到宫中，曹髦大喜，他意识到这是夺权的好机会，于是一面下诏命司马昭留守许都，让尚书傅嘏“率六军还京师”，一面着手筹划宫廷政变。
不料，司马昭识破了曹髦的计策，他率领军队回到了洛阳。
这样一来，曹髦的计划落了空。为避免引起更严重的祸乱，他只好接受既定事实，封司马昭为大将军。
从此，司马昭独掌大权。一次宝贵的翻身机会，就这样与曹髦失之交臂。
正元二年(255年)二月十二日，东吴大将孙峻率军号称十万开至寿春。镇东大将军诸葛诞率部迎击，斩杀吴左将军留赞，并将捷报送到京都。