司馬昭任鍾會為鎮西將軍，都督關中，有伐蜀的跡象。薑維上表劉禪說：“聽說鍾會治兵關中，圖謀進取蜀漢，應該派張翼、廖化率軍分別護守陽安關口（即陽平關）和陰平的橋頭（今甘肅文縣北），以防魏軍。”《三國誌·蜀誌·薑維傳》。這時專權的黃皓信奉巫鬼，他求神問卜，說敵軍不會到來。劉禪聽信了他的話，就把薑維反映的情況和建議擱置下來，群臣都不知道，而他自己仍然終日花天酒地，對敵人不加防備。
第二年（263年），司馬昭果然派三路大軍伐蜀。一路由征西將軍鄧艾率兵三萬多人，自狄道（今甘肅臨洮縣）向遝中，進攻薑維；一路由雍州刺史諸葛緒領兵三萬，自祁山向陰平附近的橋頭進攻，以絕薑維的歸路；另一路由鍾會統領十多萬大軍，分別從斜穀、子午穀等地前進，直取漢中。
劉禪得知敵軍真的打來了，才慌忙派廖化領兵去遝中，作薑維的後援；派張翼等領兵去陽安關口協助防守。但援軍還沒到達前線，鍾會的大軍就已經打到漢中。這時陽安關的守將傅僉在孤軍無援的情況下，堅持迎戰，不料他的部下蔣舒向魏軍投降，他力戰身死。陽安關陷落，漢中被占。
西路的鄧艾軍也很快到達遝中，向薑維營地進攻。薑維得知漢中失守，便向陰平撤退。這時諸葛緒的軍隊已到達橋頭截擊。薑維從側後進擊魏軍，諸葛緒害怕，引軍後退三十裏，薑維趁機越過橋頭。薑維到達陰平後，又向南撤退，同從成都北上的廖化、張翼等軍會合後，據守劍閣。
古棧道（四川廣元）
鄧艾進至陰平後，想同諸葛緒聯合進軍江油（今四川江油市東），直取成都。諸葛緒不同意，引軍東下同鍾會軍會合。鍾會密告諸葛緒畏懦不前，押送其回京治罪，將其軍隊置於自己統轄之下，然後向劍閣進兵。
劍閣又名劍門山，在今四川劍閣縣西，有小劍山和大劍山相連。山勢險峻，飛閣通道，所以稱為劍閣。李白在詩中曾說：“劍閣崢嶸而崔嵬，一夫當關，萬夫莫開。”薑維等憑險拒守，鍾會軍連日攻打不下。
鍾會在劍閣受阻，糧食供應又困難，軍中乏食，便想引兵退還。這時，鄧艾向他提出出奇製勝的建議說：
蜀軍已經遭受挫折，我們應該乘勝前進。如果從陰平小道偷越過去，出劍閣以西百裏，向涪城，用奇兵衝其腹心，劍閣的守敵必定還救涪城，我軍就可乘勢而進。如果劍閣的蜀軍不撤退，在涪城對付我軍的力量就小了，涪城一定會被我軍攻破。《資治通鑒》卷七十八。
鍾會接受了鄧艾的建議，並要他執行這一任務。
陰平是少數民族（“氐羌”等）居住的地區。這裏崇山峻嶺，道路難走，地處偏僻，人煙稀少。漢武帝征服西南夷時，曾開鑿了陰平小道，後來廢棄了，不為人們注意，蜀軍也沒有設防，因而被魏軍鑽了空子。
鄧艾是一個有才能的將領，他身先士卒，親自探險開路，終於克服重重困難，通過了陰平小道，繞過劍閣天險，直奔江油。
據守江油的蜀將是馬邈。魏軍的突然到來，使他大驚失色，未作任何抵抗就投降了。接著，鄧艾督軍向涪城進攻。諸葛亮的兒子諸葛瞻領兵拒守涪城，被鄧艾軍打敗，退守綿竹。鄧艾乘勝追擊，不給蜀軍以喘息機會。鄧艾寫信勸諸葛瞻投降，答應表封他為琅玡王。諸葛瞻大怒，斬鄧艾使者。雙方激戰的結果，蜀軍大敗，諸葛瞻和他兒子諸葛尚都戰死。
綿竹陷落後，蜀軍無險可守，鄧艾督軍向成都推進。
魏軍的突然逼近，使蜀漢朝野上下一片慌亂。劉禪急忙召集群臣，討論對策。有的主張投奔東吳，有的主張逃向南中。光祿大夫譙周對這兩種主張都不同意，他說：“自古以來沒有投奔他國為天子的，投奔東吳免不了也要稱臣。從政治形勢看，魏國能吞並吳國，吳國不能吞並魏國，這是很清楚的。與其稱臣於吳，不如現在就稱臣於魏，免得將來再受一次恥辱。至於撤向南中，應當早作安排，現在大敵已近，人心不穩，一旦車駕南行，恐怕要發生不測之變，更談不到能到達南中了。就是到達了南中，外麵拒敵和內部需要的一切耗費，都加在諸夷身上，必然引起他們的反叛。”說來說去，譙周主張馬上向曹魏投降。他還對劉禪說：“如果陛下降魏，魏肯定會裂土分封，以禮相待。他們如果不這樣做，我就親自去洛陽以古義同他們相爭。”以上引文皆見《三國誌·蜀誌·譙周傳》。
在譙周的一再勸說下，懦弱無能的劉禪最後決定向魏軍投降。這時，劉禪子北地王劉諶（音陳，chén）竭力反對投降，主張抵抗，劉禪不聽。劉諶不願看到劉氏國破家亡，就跑到祖廟，對著劉備的靈位痛哭一番，殺死妻子，然後自殺。