出征前，魏明帝问司马懿：“公孙渊会如何应对我军？”
司马懿回答：“公孙渊若弃城逃走，是上计；若据守辽东郡的要地辽隧（今辽宁海城以西），抵抗我军，是中计；若坐守襄平（辽东郡治所，今辽宁辽阳），则是下计，必为我所擒。”
魏明帝又问：“公孙渊会选择哪一计？”
司马懿笑道：“公孙渊本是庸才，既无远见，又多疑寡断，必然会认为我军远道而来，难以持久，先据守辽隧，拖延时间，待我军疲惫后再出击，最终会退守襄平，因此他必选中计，最终落入下计的结局。”
同年六月，司马懿率领大军抵达辽东，公孙渊果然如司马懿所料，派遣大将军卑衍、杨祚率领数万大军驻守辽隧，深挖壕沟，高筑营垒，意图坚守不战，拖垮魏军。
司马懿见状，并未强行进攻辽隧，而是采取了“声东击西”的策略：他先是派少量军队牵制辽隧的敌军，然后亲率主力大军，绕过辽隧，直接向公孙渊的老巢襄平进发。
卑衍、杨祚得知魏军直奔襄平，大惊失色，担心襄平失守，连忙率军放弃辽隧，回师救援襄平。
司马懿早已在途中设下埋伏，当卑衍的军队经过时，魏军突然出击，大破辽东军，斩杀数千人，卑衍、杨祚率领残部狼狈逃回襄平。
随后，司马懿率领大军包围了襄平。
公孙渊被困在城中，一面组织军队坚守，一面派人向司马懿求和，请求司马懿退兵，自己愿意投降。
司马懿拒绝了公孙渊的求和，下令对襄平发起猛攻。
此时，辽东地区恰逢连日大雨，辽河水位上涨，魏军的粮草运输受到极大影响，不少将领请求司马懿暂时撤军，待天气好转后再进攻。
司马懿却坚持继续攻城，他认为：“公孙渊已陷入绝境，粮草即将耗尽，若此时撤军，必让其喘息，日后再攻将更加困难。我军虽受大雨影响，但敌军被困城中，处境比我军更差，只要坚持下去，襄平必破。”
果然，大雨过后，襄平城中的粮草已基本耗尽，士兵饥疲不堪，甚至出现了人吃人的现象，军心涣散。
司马懿抓住时机，下令对襄平发起总攻。
魏军士气高涨，很快攻破了襄平的城墙，涌入城中。
公孙渊见大势已去，率领其子公孙修及少数亲信，从襄平南门突围，试图逃往高句丽。
司马懿早已料到公孙渊会突围，提前派大将胡遵率军在南门之外设伏。
公孙渊刚逃出城，就被胡遵的军队包围，经过一番激战，公孙渊、公孙修父子被斩杀，其余亲信全部被擒。
至此，历时近五十年的公孙氏辽东政权正式覆灭。
司马懿进入襄平后，按照曹魏的惯例，对公孙渊的残余势力进行了清算：诛杀公孙渊的宗族及其党羽数千人，将辽东的豪强、官吏迁往中原，以消除辽东再次割据的隐患。
随后，司马懿在辽东设立郡县，由曹魏朝廷直接任命官员进行管理，辽东地区重新纳入中央政权的统治之下。
公孙渊的一生，充满了野心与权谋，他继承了父辈留下的辽东基业，试图在魏吴两大势力之间寻找生存空间，建立属于自己的霸业。
然而，他缺乏长远的战略眼光，反复无常，背信弃义，既得罪了东吴，又