265年司马昭去世后,其子司马炎夺取曹魏政权,定都洛阳,国号晋,史称西晋。司马炎称帝后开始筹备伐吴,派王濬于益州大造船舰,以羊祜镇守襄阳与镇守江陵的吴将陆抗对峙。羊祜广施恩惠,采用“各保分界,无求细利”的方针,使荆州百姓的民心被动摇。然而,当西陵太守步阐叛降西晋、羊祜率军南下支援之际,陆抗仍击退晋军并瓦解叛军,成功地守住荆州地区。岭南地区亦发生两次叛乱,264年孙皓即位后,交州向曹魏投降。两年后吴军意图夺回但被晋将毛炅击败。269年孙皓以虞汜、陶璜及李勖等人分陆海两路会师合浦,至271年方夺回交州。279年,修允部属郭马于广州(约今广东省及广西省)叛变,孙皓先后派滕修、陶浚、陶璜等多方围剿方平定。同年晋军率大军南征,吴国岌岌可危。
孙吴重臣陆凯及陆抗相继去世后,晋将羊祜提议伐吴,但遭贾充反对而作罢。279年西北之乱始平,王濬、杜预上书司马炎,认为是时候伐吴,贾充、荀勗等认为西北未定而反对。最后司马炎决定于该年11月大举进攻吴国,史称晋灭吴之战。他以贾充为大都督,上游王濬唐彬军、中游杜预胡奋王戎军、下游王浑司马伷军多路并进。280年1月孙皓急任丞相张悌率沈莹、孙震渡江抵御王浑军,但皆战败而亡。而王濬军沿长江配合其他晋军攻下西陵、江陵、武昌及寻阳等地,杜预也夺下荆州南部。3月,孙皓见晋军已包围建业,认为大势已去而投降。陶璜、滕修等见吴已亡,也都对晋表示归附。孙吴灭亡,西晋统一天下。至此三国时期结束,进入晋朝时期。