蜀國將領廖化、張翼、董厥等人，奉命抵抗魏國，正好與薑維相遇。薑維說劍閣地勢險要，必定可以防守，不如全力守住，敵軍沒有了糧草，自然會退回。廖化等人也讚同，於是合兵趕到劍閣。鍾會領兵到來，無機可乘，就是鄧艾、諸葛緒一齊聚集，也無法攻克。鍾會想退兵，偏偏鄧艾要冒險進攻，獨自領兵出發。諸葛緒仍與鍾會合兵。鍾會因鄧艾不聽從命令，遷怒於諸葛緒，上奏說諸葛緒懦弱無能，並派人將諸葛緒押回。諸葛緒的三萬兵馬全部歸鍾會統率。鍾會又派人打探鄧艾的消息。
鄧艾率領部下，從陰平小路前進，所走的地方都是崇山峻嶺，杳無人跡。鄧艾不顧艱險，令將士逢山開道，遇水架橋，遇著危崖峭壁，就用毛氈裹住身體率先滾下去。將士不敢落後，競相效仿鄧艾。沒有毛氈時，士兵們就用繩索係住腰，慢慢下去。途中遇到兩個廢棄的營壘，裏麵空無一人，鄧艾指著營壘對部將說：“想必諸葛孔明在時，曾派兵在此把守，如今已經廢棄，是上天要讓我們成功了。”走到江油，道路漸漸平坦。總計鄧艾所經過的危險的道路，已有七百多裏，部下在途中傷亡不下數千人。眾人自知有進無退，隻好拚死殺入。江油守將馬邈事先沒有防備，聽說鄧艾的兵已來到城下，嚇得魂飛魄散，慌忙開城投降。蜀國衛將軍諸葛瞻正把守涪城，聽說江油被攻陷，忙調集兵馬抵禦。尚書郎黃崇勸諸葛瞻趕快派兵占領險要的地勢。諸葛瞻因士兵還沒有聚集，不便行動。誰知才過兩天，魏兵已將險要地勢占去，眼見得涪城難以把守，諸葛瞻隻好退到綿竹。
鄧艾令兒子鄧忠及師纂領兵追擊諸葛瞻，被諸葛瞻擊退。鄧忠和師纂回來拜見鄧艾，鄧艾十分惱怒：“生死存亡，在此一舉，不冒死攻擊，難道還想有活路嗎？”鄧忠與師纂聽後，又去與諸葛瞻作戰。這次打仗，與前次大不相同，魏兵都懷著必死的決心，因此銳不可當，諸葛瞻正愁招架不住，鄧艾又親自前來接應魏兵。兩軍殺到日暮，蜀兵四處潰散，諸葛瞻與尚書黃崇相繼陣亡。諸葛瞻的兒子諸葛尚年及弱冠，登城遙望，見父親陷入陣中，不禁痛哭道：“我父子身受國恩，應該拚命報效國家。隻恨朝廷不早點斬殺黃皓，才有這樣的禍事！如今父親已死，我為什麼還要偷生？”於是策馬殺出，砍死幾個魏兵，最後為國捐軀。鄧艾殺入綿竹城，守兵全部潰散。綿竹距成都隻有一百多裏，戰敗的消息很快傳到成都，後主劉禪束手無策，忙召集群臣商議。有人說應投奔吳國，有人說應暫時到南中七郡躲避，光祿大夫譙周則認為不如投降魏國，後主遲疑不決。
當時，吳太後與梁王劉理都已去世，魯王劉永被遷封到甘陵，不在都中，其餘的如張皇後及太子劉璿等人均毫無主見，隻在旁邊陪著流淚。忽然有一個人走進來說：“如今窮途末路，災禍就在眼前。父子君臣都應決一死戰，才好到地下與先帝相見！為何想著出去投降呢？”後主一看，是五子北地王劉諶。原來，後主有七個兒子，長子名叫劉璿，已被立為太子，次子是安定王瑤，三子是西河王劉琮，四子是新平王劉瓚，五子就是北地王劉諶，六子劉恂，被封為新興王，七子劉虔被封為上黨王。其中劉諶最為聰明。後主聽完他的話，惱怒地說：“你知道什麼？也敢來多嘴！”劉諶哭著說：“先帝創業艱難，把江山拱手讓給別人，豈不可惜？我寧死不受這樣的屈辱。”後主將他喝退。
不一會兒，譙周又進來稟報：“魏兵將要到達城下，陛下如果依從臣的建議，還可以保全爵位。臣願意到魏營力爭，決不讓陛下受難。”後主聽到此話，才稍稍放心，讓周繕帶著降書，與侍中張紹、駙馬都尉鄧良一同到鄧艾營中乞降。鄧艾才到洛城，就接到降書，心中十分歡喜，隨即寫了一封回信，信中有“若歸順本朝，應當為上賓。”等話。鄧艾讓張紹、鄧良拿著信返回，自己率領部下抵達成都。後主親自出城投降。鄧艾好言撫慰，並讓後主回去安撫百姓。當天，北地王劉諶帶著妻子到昭烈廟中哭祭一番，然後拔出佩劍，先殺死妻子，再自殺身亡。漢朝從此滅亡。蜀漢從劉備登基到後主劉禪投降，共有四十三年。三代漢朝共有二十六個君主，總計四百六十九年。
鄧艾進入成都以後，禁止將士掠奪，隻將黃皓監禁，想加以誅殺。黃皓賄賂鄧艾的左右，最終幸免於難。鄧艾按照東漢鄧禹的舊例，封後主為車騎將軍，太子、王侯也各有封賞，並讓後主寫信令薑維投降。薑維聽說諸葛瞻戰死，正想支援成都。走到郪縣，接到後主的書信，躊躇了很久，才令部下回去投降鍾會。廖化、張翼、董厥等人，也都和薑維一同投降。蜀國將士很是氣憤，都想與魏兵決一死戰，經薑維密囑一番，才隨薑維一起來到鍾會營中。鍾會知道薑維有才，開營迎接，笑著對薑維說：“你為何來得這麼遲呢？”薑維哭著說：“我不能保護主上，本應去死，隻因聽說將軍英明神武，所以前來投降。”鍾會聽了這話，連忙起來握住薑維的手，與他交談，並仍舊讓薑維領兵。薑維心中暗喜，帶著鍾會駐紮在涪城。鍾會聽說鄧艾自恃有功，獨斷專行，心中很不高興。鄧艾寫信給司馬昭，請求乘勝攻打吳國，封賞劉禪父子。司馬昭上疏封鄧艾為太尉，鍾會為司徒，隻是不肯采納鄧艾的建議。並讓監軍衛瓘告訴鄧艾，遇事不能擅自做主。鄧艾說道：“大丈夫出兵打仗，隻要對社稷有利，擅自做主又有何妨？”衛瓘無話可答，隻得去稟告鍾會。薑維得此知事，便對鍾會說：“你自進入蜀國以來，始終沒有失策，如今地位反而在鄧艾之下，可見朝中對你的信任不夠。我聽說張良建立大業之後，全身而退，你何不效仿古人呢？”鍾會笑著說：“你說錯了！我年紀輕輕，為何要這樣做呢？”薑維接著說：“如果這樣的話，憑借你的才智和能力，什麼事做不成呢？也不用我為你出謀獻策了。”鍾會於是屏退左右，和薑維密謀定計，並與衛瓘聯名上疏，指責鄧艾謀反。
司馬昭既防備鄧艾，又防備鍾會。他先請魏帝下詔，將鄧艾押回都城，然後一麵派鍾會向成都進軍，一麵令賈充帶領士兵進入斜穀，自己則和魏帝駐紮在長安。鍾會接到詔令，想領兵前進，薑維勸道：“鄧艾如果要抵抗你，必定會大動兵戈，不如先派監軍衛瓘前去抓捕鄧艾，然後再進兵也不遲。”鍾會開口叫好，立即派衛瓘帶領一百騎兵逮捕鄧艾，自己率領大軍後進。衛瓘知道前去抓捕鄧艾十分危險，就連夜趕往成都，待到天明進城，借口說有要事密商，徑直走到鄧艾臥室。鄧艾還沒有起床，衛瓘令隨從將鄧艾綁住。鄧艾的兒子鄧忠前去詢問，也被抓住。衛瓘大聲叫道：“我奉命捉拿鄧艾父子，與其他人無關。”鄧艾的部下聚集起來，想要從中阻撓時，鍾會的大軍已經到來，鄧艾的部下都不敢輕舉妄動。鍾會進城勸告鄧艾的部下，讓他們解散，隻派人將鄧艾父子押送洛陽。