曹魏后期，政治日益腐败，阶级矛盾越来越尖锐。与此同时，统治阶级内部出现了以曹爽为首和以司马懿为首的两个集团的对立和斗争。公元249年(嘉平元年)，曹爽等陪同曹芳出洛阳城南拜谒魏明帝陵，司马懿乘机在洛阳发动政变，夺取了朝中大权。公元251年，司马懿病死，子司马师继续掌权。254年，司马师废曹芳，立曹髦为帝。次年，司马师死，弟司马昭当政。公元260年，曹髦不甘心做傀儡，于是率数百仆从向司马昭进攻，结果被杀。司马昭另立曹奂为帝，政权完全为司马氏所控制。公元263年，司马昭向发动灭蜀汉之战，派遣钟会、邓艾、诸葛绪等分东、中、西三路进攻汉中。蜀汉则以姜维为首组成抵抗军，据剑阁天险与魏军相持。邓艾遂率精兵偷渡阴平攻占涪城，进逼成都。蜀汉后主刘禅不战出降，姜维闻讯后带部投降钟会，后兵变不成，自刎而死，蜀汉灭亡。公元266年，曹魏皇帝曹奂禅位于司马炎，改元泰始，是为晋武帝。曹魏灭亡，西晋开始。
司马炎登基之后吸取曹魏权臣篡位的经验，将天下以郡为国，分封27个同姓王，同周朝一样让诸侯保护皇室来统治天下。西晋先期早期历经改革，国力一定程度变强。但没过几年皇室逐步腐朽，世家大族则贪暴恣肆，奢侈成风。如何曾日食万钱，还说“无下箸处”。大族王恺、石崇互比奢侈，大臣傅咸上疏说“奢侈之费，甚于天灾”，请求皇帝制止，但司马炎不仅无动于衷，还资助其舅争富。官僚们不仅奢侈成性，而且公开抢劫、杀人。如石崇做荆州刺史，“劫远使商客，致富不赀”。司马炎也骄奢淫逸起来，由于未能解决政风腐败、党派乱起、宗室权力扩张与外族内迁问题，种下日后八王之乱与永嘉之祸的远因。八王之乱是西晋时统治阶层历时16年(291年—306年)之久的内乱。这场权利角逐中核心人物有汝南王司马亮、楚王司马玮、赵王司马伦、齐王司马冏、长沙王司马乂、成都王司马颖、河间王司马颙、东海王司马越八王。
公元290年(太熙元年)，晋武帝司马炎驾崩后，外戚杨骏为太傅、大都督，掌管朝政。即位的晋惠帝司马衷痴呆低能，皇后贾南风(即贾后)为了让自己能掌握政权，于永平元年(291年)与楚王司马玮合谋，发兵杀杨骏，而政权却落在汝南王司马亮和元老卫瓘手中。贾后政治野心未能实现，当年六月，又使楚王司马玮杀汝南王司马亮与卫瓘，然后反诬楚王司马玮矫诏擅杀大臣，将司马玮处死。贾后遂执政，任用贾模、张华、裴頠等人，使天下保持相对安定。公元299年(元康九年)，贾后不顾张华等人的劝阻，以阴谋废太子司马遹，次年杀之。统领禁军的赵王司马伦联合齐王司马冏发兵废杀贾后、张华等。之后司马伦掌控了大政。之后许多诸侯打起了篡权的野心，起兵造反。公元306年(光熙元年)，司马越迎惠帝回洛阳，司马颖、司马颙相继为其所杀，大权落入司马越手中，八王之乱到此终结。
八王之乱的十六年中，参战诸王多相继败亡，人民被杀害者众多，中原社会经济严重破坏，西晋的力量消耗殆尽。自汉朝以来许多游牧民族投降内附中原王朝，不少胡人已入居关中及泾、渭二水流域，势如弧形，包围晋都洛阳，形势极不利。晋武帝太康初年，侍御史郭钦请徙胡族於塞外，并以汉人实边以绝胡患，武帝不纳。惠帝元康元年，山阴令江统作《徙戎论》谓，若不立刻徙胡，晋室岌岌可危。亦不为惠帝接纳。当时形势已积重难返，既无法徙胡，即使要他们“各附本种，还其旧土”，亦不可能，故所有徙胡之议，成为一纸空文。加上政府容许胡人移入，却不教化，只有加深胡汉两族的矛盾;又以胡人为兵，这情况於八王之乱时更普遍，如王浚，司马腾用鲜卑人，成都王则用匈奴。在用胡策略下，胡人尽知西晋国力虚实，只要时机一到，便起兵作乱。
永兴元年(304年)，匈奴贵族刘渊起兵於离石(今属山西省)，国号汉(后来的前赵)。晋怀帝永嘉四年(310年)，刘渊死，其子刘聪继立。次年四月其将石勒歼晋军十余万人于苦县宁平城(在今河南省鹿邑县)，并俘杀太尉王衍等人。同年刘聪又遣大将呼延晏率兵攻洛阳，屡败晋军，前后歼灭三万余人。六月呼延晏到达洛阳，刘曜等人带兵前来会合，攻破洛阳，纵容部下抢掠，俘虏怀帝，杀太子司马诠、宗室、官员及士兵百姓三万余人，并挖掘陵墓和焚毁宫殿，史称“永嘉之乱”。此后150年里五胡十六国换流侵占中原，屠杀汉人，经济文化遭受重大打击。大量人口为避战乱从中原迁往长江中下游，史称“衣冠南渡”，中国古代经济中心进一步迁往南方。司马氏建立的晋朝是中国历史上唯一一个无功掌权，弑君篡位，骄奢淫逸，毫无建树，第一个被外族灭国的国家。晋朝开启了中国历史上最黑暗的时代。
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