诸葛亮去世后，蒋琬、费祎相继掌握蜀汉大权，大力实行休养生息政策。直到姜维成为大将军后，他继承诸葛亮北定中原的遗志，多次率兵北伐。但因为力量不足，几次北伐都没有取得进展，反而耗费巨大国力，使本就贫弱的蜀国更加羸弱不堪。
魏国大将军司马昭对姜维的屡次进犯深感忧虑，有人建议派刺客前往蜀国刺杀姜维，从事中郎荀勖说：“天下的主宰，应当用正义的力量去讨伐不归顺的人。天下表率，不应当有派刺客去刺杀敌人的做法。”司马昭非常赞成此话，于是发兵大举征讨蜀汉。
公元263年，司马昭派钟会统兵十余万兵分三路奔赴汉中，命征西将军邓艾统兵三万牵制姜维，派雍州刺史诸葛绪统兵三万多截断姜维的退路，企图把姜维一举歼灭。
邓艾喜好谈论军事，每次遇到高山大川都会仔细观察，然后按照地形部署军队，当时人都讥笑他。他出身贫寒且有口吃毛病，在军中一直默默无闻，后来受司马懿赏识才脱颖而出。此次伐蜀，邓艾认为时机尚未成熟，但也只能奉命行事。
邓艾派遣部将直攻姜维营垒，双方相持不下。而此时，钟会率领的十万大军已经进入汉中。姜维自知汉中难保，急忙摆脱邓艾的牵制，率兵退守阴平；在阴平又遭遇魏将诸葛绪，只得退守剑阁。邓艾到达阴平后，挑选精锐部队，想要与诸葛绪一起直奔成都。但诸葛绪接受的命令是阻截姜维，进军成都并不在他的任务范围，所以拒绝与邓艾一起西进，而是率军与钟会会合。
剑阁地势雄险，素有“一夫当关，万夫莫开”之称。姜维排兵布阵，凭险设防，击退了钟会多次进攻。钟会屡次进攻没有奏效，而运输粮草的道路既危险又遥远，所以决定退兵。邓艾上书说：“敌兵已经受到严重折损，此时应当乘胜攻击。如今可以派遣一支精锐部队，从阴平出发，走小路绕到涪县。那里离蜀国的国都成都只相距三百余里，可以出奇兵攻击蜀国的腹心之地。如此一来，驻扎在剑阁的守军必定会回援涪县，那么我们的大军就可稳步通过剑阁；如果他们不回援涪县，那么涪县疲弱的兵力将不足以自保。兵书上有‘攻其不备，出其不意’之说，现在出兵攻击敌人的空虚之地，破敌是一定的。”
邓艾趁姜维被钟会牵制在剑阁，率精兵从阴平出发，一连走了七百多里。来到马阁山，道路断绝，山高谷深，行路非常艰难。随军携带的粮食差不多快吃完了，将士们深感进退两难。身陷险境，邓艾处事冷静，在观察地形后当即果断采取行动。他用毡毯裹住自己，然后滚下山，将士们随后效仿邓艾，全都安全渡过险境。
邓艾首先到达江油，驻守此地的蜀军没有料到魏军突然出现，一时措手不及，守将马邈投降。得知邓艾奇兵越过险道，诸葛亮的长子诸葛瞻率领诸军抵御邓艾，可是到达涪县后就停滞不前了。尚书郎黄崇多次劝说诸葛瞻不能滞留，应当迅速占据险要，阻止邓艾进入平地，但是诸葛瞻没有采纳。黄崇再三劝说，有时甚至声泪俱下，但诸葛瞻仍然不听。邓艾没有遇到阻碍，长驱直入，击溃诸葛瞻的先锋部队，诸葛瞻退守绵竹。
邓艾先写信招降诸葛瞻，许之以琅玡王，但是遭到拒绝。邓艾当即派儿子邓忠率兵进攻诸葛瞻的右翼，派师纂率兵进攻诸葛瞻的左翼。邓忠与师纂战斗不力，都撤兵而还，向邓艾报告说：“敌兵还不能攻破！”邓艾大怒，说：“存亡在此一举，有什么不能的。”邓艾将邓忠、师纂怒叱一顿，责令他们务必破城，否则就杀了他们。邓忠、师纂只得再战，终于破城而入，诸葛瞻与其子诸葛尚力战而死。
攻下绵竹后，邓艾直奔成都。蜀汉军民没想到魏军突然而至，都疏于戒备。成都的百姓得知邓艾军队进入平地，惊恐不已，纷纷逃入山林大泽，官府止之不能。后主刘禅召集大臣商量对策，有人建议逃往东吴，有人建议逃往南中。光禄大夫谯周认为：“治国之道从来就没有不同，都是大国吞并小国。魏国可以吞并吴国，而吴国不能吞并魏国，这是再明显不过的事情。同样是称臣，不如向大国称臣，为什么要受辱两次呢？如果逃往南中，事先就应当做好计划，如此仓促而去，怎么能够顺利到达南中呢？”
后主听从其意见，派人带着玉玺向邓艾投降。北地王刘谌愤怒地说：“如果我们力量殆尽，败亡之祸不能避免，就应当父子君臣一起背城一战，以死报国。这样才能见先帝于地下，为什么要投降？”后主不听，刘谌在刘备庙中哭诉之后，先杀了妻子儿女，然后自杀而死。
姜维率领的蜀军还在前方和钟会交战，忽然接到后主刘禅向魏军投降的命令，无奈之下只得向钟会投降，手下将士们都十分愤怒，气得挥刀砍石。之后，蜀国各郡县和据点都接到后主投降的命令，于是纷纷投降，蜀国就此灭亡。