梁州。同年再征为卫将军、录尚书事，行太子太保，给千兵百骑。元康六年（296年），由于赵王司马伦赏罚失当导致氐羌大乱，朝廷就征还他，再以司马肜再为征西大将军，都督凉州、雍州诸军事，再镇关中，置左右长史、司马。并领西戎校尉，屯守好畤，督建威将军周处、振威将军卢播等讨伐称帝的氐人齐万年。周处任御史中丞时不畏强权，曾经上奏其犯罪行为，令司马肜很怨恨他。现在既督周处，司马肜意欲报复，让安西将军夏侯骏派五千兵给周处逼他进攻六陌的齐万年军队。临战时，司马肜不管周处的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