接着，司马懿还将计就计，故意示弱。朝廷听说雨大敌强，不少人请求召还司马懿。明帝却说：“司马公临危制变，计日擒之矣”(《晋书·宣帝纪》)。
月余，雨停，水渐退去。魏军完成对襄平的包围，起土山、挖地道、造楼车、钩梯等攻城器具，昼夜强攻。城内粮尽，死者甚多，其将杨祚等降。时偶有流星自城西南向东北划过，坠落在梁水附近，城中愈发震恐。公孙渊也很惊惧，八月，派他相国王建、御史大夫柳甫请求解围，然后面缚(两手反绑于背而面朝前)归降。司马懿斩杀使者，发布檄文严责：“昔楚郑列国，而郑伯犹肉袒牵羊而迎之。孤为王人，位则上公，而建等欲孤解围退舍，岂楚郑之谓邪！二人老耄，必传言失旨，已相为斩之。若意有未已，可更遣年少有明决者来”(《晋书·宣帝纪》)。公孙渊又派侍中卫演来请求定日期送人质。司马懿对卫演说：“军事大耍有五，能战当战，不能战当守，不能守当走，余二事惟有降与死耳。汝不肯面缚，此为决就死也，不须送任”(《晋书·宣帝纪》)。
公孙渊欲从城南突围，司马懿纵兵击破其军，公孙渊战死在梁水(今太子河)边上星落之地。入城后，司马懿屠戮十五岁以上男子七千多人，收集尸体，筑造京观。京观是古代战争中胜者为了炫耀武功，收集敌人尸体，封土而成的高冢。把公孙渊所任公卿以下一律斩首，杀死将军毕盛等二千多人。收户四万，口三十余万。
当时司马懿军中有的士兵衣单寒冷，向他乞要襦衣，司马懿不给。有人说：“幸多故襦，可以赐之。”司马懿说：“襦者官物，人臣无私施也”(《晋书·宣帝纪》)。于是上奏朝廷，把一千多名六十岁以上的士兵解除兵役，遣送回乡。然后，在原定一年的期限内，胜利班师。
明帝派使者到蓟去犒劳部队，增司马懿食昆阳县，前后共二县。
本来朝廷让他便道往镇关中。但当到达白屋时，有诏书召他火速回京，三日之间，诏书五至。明帝手书说：“间侧息望到，到便直排阁入，视吾面”(《晋书·宣帝纪》)。
据说，司马懿在襄平时，曾梦见明帝枕在他膝上，说：“视吾面。”他俯视，见明帝面有异色。如今一见诏书此语，大惊，乘追锋车昼夜兼行，从白屋到京城，四百多里，一夜而至。至则径人嘉福殿内御床旁边，满眼流泪，指问疾病。明帝拉着他的手，目视太子齐王，说：“以后事相托。死乃复可忍，吾忍死待君，得相见，无所复恨矣”(《晋书·宣帝纪》，《三国志·魏书·明帝纪》为“吾疾甚，以后事属君，君其与爽辅少子。吾得见君，无所恨？”)当天，明帝去世。时为景初三年(239年)正月。
齐王曹芳年仅八岁，司马懿乃与大将军曹爽一起接受遗诏辅佐少主。齐王即位，司马懿任侍中、持节、都督中外诸军、录尚书事，和曹爽各统精兵三千人，共执朝政。
曹爽欲排挤司马懿，想让尚书奏事先通过自己，以便专权，向天子进言，改任司马懿为大司马。朝臣们认为以前大司马，有好多都死在任上，不吉，于是任命司马懿为没有实权的太傅，像汉代萧何那样，入殿不趋，赞拜不名，剑履上殿。
正始二年(241年)四月，吴帝孙权分兵四路攻魏：卫将军全琮率军数万出淮南决芍陂(今安徽寿县南)之水，威北将军诸葛恪攻六安(今安徽六安东北)，前将军朱然攻樊城(今湖北襄樊)，大将军诸葛瑾攻祖中(今湖北南漳蛮河流域)。
五月，吴将全琮入侵芍陂，朱然、孙伦围攻樊城，诸葛瑾、步骘侵掠柤中，司马懿自请出兵往讨。朝臣认为，敌兵远来攻坚，当待其自破，司马懿则说：“边城受敌而安坐庙堂，疆场骚动，众心疑惑，是社稷之大忧也”(《晋书·宣帝纪》)。
六月，司马懿统军增援，司马懿知南方暑热低湿，大军不宜持久在此，先派轻骑挑战，朱然不敢动。于是，便休养土卒。检选精锐，招募勇士，发布号令，摆出攻城的架势。吴军惊惧，连夜撤退。在三州口(荆、豫、扬三州之接合处)，为魏军追及，吴军被歼万余人，船舰物资损失甚多。而进攻六安、柤中的吴军亦无功而还。
七月，增司马懿食郾、临颍，前后共四县，食邑万户，子弟十一人皆为列侯。
此前，吴国派诸葛恪屯驻宛城，边人深以为苦。司马懿要率兵攻之，议者以为诸葛恪占据坚城，广有粮谷，孤军远攻，救兵必至，那时进退失据，未见其便。司马懿说：“贼之所长者水也，今攻其城，以观其变。若用其所长，弃城奔走，此为庙胜也。若敢固守，湖水冬浅，船不得行，势必弃水相救，由其所短，亦吾利也”(《晋书·宣帝纪》)。于是，司马懿在正始四年(243年)九月，率军出征。军队到达舒城，诸葛恪果然焚烧