士兵还未吃饭仍促令其进攻作战，又下令断绝其后援，置周处于死地，最终周处勇战阵亡。朝廷怪罪司马肜为报私怨不惜令将领阵亡，致令讨伐失败，但因其身份亦不敢加罪。元康九年（299年），朝廷新派孟观出兵平定齐万年，同时征召司马肜还朝，拜大将军、尚书令、领军将军、录尚书事。
附于赵王.永康元年（300年），司马肜与赵王司马伦废皇后贾南风。司马伦把持朝政，以司马肜为太宰、守尚书令，增封二万户。当时有天象变异，占卜结果是“不利上相”。司马伦心腹中书令孙秀害怕司马伦受灾，于是改司徒为丞相，并授予司马