得到諸葛誕叛變的消息，司馬昭一點兒也不感到驚慌，因爲他早就準備好了討伐叛亂的準備。司馬昭以皇帝的名義下發詔書，表示皇帝和郭太后要御駕親征，其實就是司馬昭怕皇帝曹髦在自己出徵以後又出什麼幺蛾子，乾脆綁架着他一起走。6月25日，司馬昭讓親信把皇帝和郭太后留在大後方項縣（河南項城）嚴加看守，然後自己領主力部隊共26萬，駐紮在丘頭（河南沈丘）；讓新任命的鎮南將軍王基，兼任中原、淮河軍區總司令，直接包圍諸葛誕的老巢壽春。
與此同時，東吳帝國對諸葛誕已經派出援軍。因爲對於東吳來說，毫不費力的就得到淮河地區司令的效忠，簡直就像中了六合彩一樣讓人感到興奮。東吳帝國立刻給諸葛誕加官進爵，同時命令毌丘儉叛亂時投降過來的猛將文欽，立刻帶領東吳精銳部隊共3萬人，火速北上趕往壽春支援諸葛誕，在司馬昭大軍包圍壽春前，東吳援軍就已經進入壽春，和諸葛誕一起守城；同時，另一路東吳將領朱異率領的機動援軍，已經快速抵達安豐（河南固始），跟壽春的諸葛誕形成呼應態勢，司馬昭集結青州、徐州的精銳部隊，才擊退了朱異的攻勢。
當時，司馬昭身邊的很多將領怕東吳再派更多援軍，所以力勸司馬昭馬上進攻壽春。可是司馬昭認爲，壽春城防十分堅固，叛軍士氣正旺，如果現在進攻，肯定討不到好處，萬一東吳援軍再在這個時候出來，正好被打個措手不及。於是，司馬昭讓大軍只包圍依山傍水的壽春東西北三門，唯獨留下通往淮河南部大平原的南門來吸引東吳援軍，陸地上運糧不方便，只要東吳軍隊來支援，就抄它的糧草，等到把東吳援軍打退，再收拾諸葛誕。
7月，東吳帝國實際統治者、大將軍孫綝，親自率領大軍抵達巢湖東部。不過和久經沙場的司馬昭相比，這位孫綝實在是個徹頭徹尾的草包，面對司馬昭的主力部隊，他自己不親率大軍決一勝負，卻讓吃了敗仗的朱異再帶領小股部隊前往壽春支援。朱異人少，當然經不住司馬昭大軍的前後夾攻，結果被打的落花流水，糧草物資也被司馬昭的奇襲部隊燒了個精光，只好帶着殘兵敗將，一路吃草根、吞樹葉逃回孫綝大營。看到朱異如此狼狽的孫綝，仍然命令朱異繼續進攻，可是朱異實在需要修養，堅決不肯再去送死，孫綝氣得七竅生煙，在9月1日殺掉朱異，然後率領主力部隊，居然一聲不響的調頭撤回東吳了。
而諸葛誕這裡，因爲被包圍的水泄不通，所以完全不知道外界的消息，還在傻呵呵的等着東吳帝國的援軍。司馬昭爲了讓諸葛誕繼續安心守城而不突圍，反而派人散步謠言，說魏軍已經糧草不足，而東吳援軍馬上就要到達。諸葛誕聽到這個消息後十分興奮，對糧食消耗不再限制，不久，供壽春城內近20萬軍隊揮霍的糧食終於告急，而諸葛誕也得到了東吳援軍已經撤退的消息。
世上沒有不透風的牆。
救援無望的消息很快傳遍了壽春城的每一個角落，再不想辦法突圍，這裡就會變成諸葛誕近二十萬大軍的墳墓。諸葛誕的心腹蔣班、焦彝（咦）跑去苦勸諸葛誕，東吳主力一仗沒打就調頭撤退，根本不能再指望，應該趁現在士氣還很高漲，一鼓作氣進行全軍突圍，興許還能派出去一部分人，否則都會被活活餓死。可是，以文欽爲代表的東吳援軍，堅持認爲東吳不會扔下他們不管，而且司馬昭離開中央太久，大後方一定會發生變化，勸諸葛誕再堅持堅持。
諸葛誕一琢磨自己還有這麼多部隊，一旦衝去城去就再難集結起來，到時候人單勢孤，誰也不會待見自己，所以同意了文欽的意見，而且對力主突圍的蔣班、焦彝開始深深戒備，最後乾脆想殺掉他們來斷絕其他人突圍的想法。蔣班、焦彝畢竟在壽春城混了這麼長時間，到處都有熟人相好，很快就知道了諸葛誕想拿他們祭旗。兩個人一合計，他不仁，咱不義，勸他活命還要被殺，憑什麼這麼傻呢？11月的一天晚上，諸葛誕的心腹大將蔣班、焦彝從壽春城牆上悄悄溜出，投靠了城外的軍隊，將諸葛誕各種軍事機密一點兒不拉的告訴了司馬昭。
而沒過幾天，壽春城內的東吳援軍也出現了重大問題。蔣班、焦彝出城投降以後，東吳援軍逐漸成爲主力作戰部隊，因爲東吳官兵的親人們都在東吳，所以他們沒有什麼退路，爲了家人也爲了自己，他們必須打贏這場仗，才能回到家鄉。而跟隨文欽進入壽春的軍隊，最主要的就是以全懌、全端堂兄弟爲首的全家軍，可是這支部隊，也因爲司馬昭的計謀，出現了重大問題：
全懌的兩個侄子全輝、全儀，因爲家庭矛盾，乾脆帶着他們的老孃和私人部隊幾十家人，一起投奔了曹魏帝國。司馬昭得到了這個消息，馬上按照親信鍾會的計策，一面好生照顧全輝兄弟，一面暗中派人模仿他們的筆跡，給還被困在壽春的全懌送去了一封密信，說東吳帝國因爲東吳將領們不能解救壽春，打算把他們的家人全部殺掉作爲懲罰，所以全輝兄弟才逃了出來。全懌一看確實是自己侄子的筆跡，所以一點兒也不懷疑信的內容，一琢磨反正家裡人也活不成了，這麼賣命還有什麼意義，乾脆在12月的一天，打開自己負責守衛的城門，帶着全家軍幾千親兵，投降了司馬昭。司馬昭對於全家軍的投降非常歡迎，任命全懌當平東將軍，封臨湘侯，其他人也都各有封賞。
就這樣，壽春城內的士兵和百姓們，在精神極度恐慌和糧食極度匱乏的狀態下，度過了公元258年的元旦佳節。
壽春城內，文欽在和諸葛誕商討下一步作戰計劃。文欽說：“蔣班、焦彝一開始勸我們突圍，我們沒有聽他們的，現在全家軍又出城投降，情況確實已經相當不妙。然而越是這樣，司馬昭就越鬆懈，我們應該趁這個機會，集結全力突圍，打他們一個措手不及。”諸葛誕也深表同意，於是命令大軍從面對東吳帝國方向的南門出城，對司馬昭陣地發動猛烈攻擊。
戰況在霎那間就進入了白熱化階段，司馬昭和諸葛誕的將士們同時在經受着自戰爭以來最大的考驗。
一連四五天，諸葛誕的軍隊就像蝗蟲一樣，接連不斷的涌出南門，不分白天和黑夜。而司馬昭的士兵也像蝗蟲一樣，接連不斷的支援南門陣地。司馬昭命令士兵在南門建立起高牆壁壘，在上面架上炮車，上面裝上大石塊和火箭，只要諸葛誕一攻擊，就馬上發射。石塊和火箭像下雨一樣從天而降，到處都是撕心裂肺的哭喊聲，遍地都是死屍和傷員，連防禦進攻的戰壕裡都塞滿了屍體，護城河裡流的水都被染成了紅色。然而諸葛誕最終還是沒有能夠突圍成功，司馬昭耗掉了能堆成一座山的石塊和成捆成捆的弓箭，硬是把諸葛誕又給堵了回去。
城裡現在真正到了彈盡糧絕的境地，原本足夠吃一年的糧食，因爲之前毫無限制的損耗，已經所剩無幾。百姓和士兵們吃不飽，只好陸陸續續逃出城去，前前後後已經有數萬人。面對這種困境，文欽又給諸葛誕出了個主意，就是把壽春城內的魏國人全部趕出城去，只留下自己帶來的東吳軍隊守城，這樣不是就把糧食省下來了嗎？
看着在自己面前吐沫星子滿天飛的文欽，諸葛誕的臉色逐漸發青。就是這個人，當初兵精糧足的時候勸自己不突圍，結果弄的衆叛親離，現在又勸自己把手下都趕出去，只留下東吳人。他們都出城去了，我這個將軍還混個屁啊！
當初文欽在魏國的時候，本來和諸葛誕的關係就十分惡劣，這次被派來支援諸葛誕，本來因爲大敵當前，才被迫合作。可是文欽給諸葛誕每次出的主意沒有一次靈驗，反而讓諸葛誕不斷受到巨大損失，新仇舊恨一起發作，讓精神高度緊張的諸葛誕犯了一個巨大的錯誤。
在壽春城牆突出的小城上，文欽像超人一樣勇猛的兒子文鴦和弟弟文虎，正在專心守城，突然得到一個噩耗：爸爸文欽到諸葛誕那裡參加會議，結果就在會議室裡被殺。雖然知道爸爸和諸葛誕有些不和，但文鴦文虎還是感到難以接受，老爸英勇一世，沒有死在敵人的手裡，卻死在友軍的刀下。又悲又恨的文鴦、文虎，抄起傢伙，叫上手下就要找諸葛誕復仇，可是沒人敢跟着一起去送死。萬般無奈，文鴦乾脆領着文虎，立刻打開城門，騎着馬就出城去了。
知道直接害死大哥司馬師的文鴦來投奔，司馬昭陷入了深思之中。旁邊的軍法官強烈要求把文鴦殺掉，以祭奠司馬師的在天之靈，而司馬昭卻說：“文欽罪不可赦，他的兒子當然也應該死。但是如今他們走投無路來投降，如果殺了他們，就會斷了壽春守軍投降的念想，我們攻城就更困難。”於是，文鴦、文虎不僅被無罪赦免，還都被封爲將軍、關內侯。
爲了再動搖一下壽春城裡其他人守城的決心，司馬昭讓文鴦、文虎領着幾百個騎兵，繞着壽春城來回跑，向城內大聲喊：“文欽的兒子投降都沒事，你們還怕什麼？”城裡餓的前心貼後背的人們一看這種情況，又高興又羨慕。不久，司馬昭親自到壽春城下去巡視，看到城頭上的士兵光拿着弓箭比劃，卻不朝自己射擊，心裡不禁一陣狂喜，對旁邊的人說：“壽春可以攻下了！”
公元258年2月20日，司馬昭命令圍城各路大軍對壽春發動總攻，在震天的戰鼓聲和喊殺聲中，司馬昭的士兵從四面八方登上城牆，殺進城中。
諸葛誕不甘心，他在心裡一萬遍的詛咒該死的司馬昭、該死的東吳援軍，還有那該死的文欽。二十萬大軍，就這樣分崩離析，然而不甘心也沒辦法，儘管心裡痛苦萬分，還是逃命要緊。諸葛誕騎上馬，帶着幾個親信逃到小城，想從偏門裡出去，結果正好被攻進城的士兵發現，一刀結果了性命。和毌丘儉一樣，這位曾經偉曹魏帝國馳騁多年的猛將，也一樣落的這麼慘的下場。不過還好，諸葛誕不是一個孤零零的死去，因爲有幾百個忠於他的士兵，在被俘以後也堅決不肯投降，行刑隊每殺一個，就問下一個肯不肯投降，結果到了最後，也沒有一個服軟。
然而，身體是肉的，大刀是鐵的，大多數人還是覺得沒有必要跟着諸葛誕一同殉葬。絕大多數的東吳將士，都主動向司馬昭軍隊投降，各種武器像小山一樣堆在地上。
進入壽春城的司馬昭，看着不到10年而連續三次被戰爭洗劫的壽春城，不禁感慨萬千。王凌、毌丘儉、諸葛誕，三次叛亂的大本營，都設在這個多災多難的城市，每一次司馬家族討伐反對者勝利之後，壽春城都會遭受一次大屠殺，從司馬懿，到司馬師，而現在輪到自己決定，該對這些叛亂的人如何處置了。
有人向司馬昭建議，淮南不斷髮生叛變，形勢依然很危險，而東吳降兵的家屬仍然在東吳，恐怕不會誠心歸順，應該把他們都殺掉以絕後患。司馬昭說：“古人用兵作戰，從不消滅敵人的國家，而只是把領頭的除掉而已，東吳降兵即使逃走，也足以顯示我們的胸懷。”結果，投降的東吳士兵一個人都沒有被殺，全部被安置在首都洛陽附近；對於投降過來的東吳將軍，司馬昭也分別給予封號；而凡是跟隨諸葛誕叛亂的淮河軍團將士，一律被赦免；對於被諸葛誕殺死的文欽，司馬昭允許已經被封官加爵的文鴦、文虎給他收屍，然後由司馬昭贈送一輛牛車，拉回老家譙縣（安徽毫縣）的祖墳入土爲安。總之一句話，寬大寬大再寬大。
至此，淮河軍區的第三次叛亂，也徹底平息，司馬昭所施展出來的各種手腕，讓曹魏帝國、甚至是敵國的士兵、百姓們，都深深折服。從此以後，淮河軍區、乃至整個曹魏帝國，再也沒有發生過反對司馬家族的叛亂。通過這次戰爭，以司馬昭爲代表的司馬家族，贏得了整個曹魏帝國將領們的一致敬畏和效忠，英雄輩出的中國大地，正在迎來司馬家族稱霸的新時代。