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加上现在正值隆冬，要从阴平道进攻蜀汉有些不可思议。
但邓艾决定冒险，他简选精锐，要诸葛绪率本部人马前来会合，之后过阴平道，从江油进攻成都，但诸葛绪不同意，他认为从阴平道进攻蜀国不符合既定的作战计划，于是率领本部的3万人马向东行进，在白水与钟会合军，但钟会想独掌军权，他密告诸葛绪畏懦不进，司马昭以少帝曹奂的名义发来诏书，让钟会用囚车押诸葛绪回去受审，诸葛绪的人马就这样归了钟会指挥。
钟会继续率兵进攻剑阁，仍不能攻克，这时魏军后勤保障出了问题，粮食眼看就要吃完了，而粮道险远，补给困难，钟会提出撤军。
邓艾不同意，他写信向司马昭建议说：“敌人已经疲惫不堪，现在正应该乘势加强攻击。可以从阴平道进军，沿着山中小路经德阳亭奔赴涪城，这里距剑阁以西有百余里，距成都只有300多里，从这里可以派一支精悍的部队直接攻击敌人的心脏。到那时，姜维一定得引兵救援涪城，钟会正好乘虚而入；如果姜维死守剑阁而不救涪城，那么涪城兵力很少，按照兵法所说‘攻其不备，出其不意’，一定能打败敌人！”
司马昭批准了邓艾的计划，于是邓艾率本部人马进入700里长的阴平道，一路上凿山通道、攀木缘崖，大军鱼贯而进，历尽了艰险，在最危险的地方，邓艾亲自裹着毯子从山上往下滚。邓艾的冒险取得了成功，蜀军压根没料到阴平道里会杀出一支奇兵，等邓艾所率人马出了阴平道直达江油关时，守关的蜀将马邈投降。
江油关失陷，下一个目标就是涪城，后主刘禅急令诸葛瞻率尚书张遵、尚书郎黄崇、羽林右部督李球等前往涪城阻击邓艾。诸葛瞻是诸葛亮的儿子，此时36岁，是蜀汉的卫将军，与辅国大将军董厥共同主持朝政（录尚书事），张遵是张飞的孙子，黄崇是黄权的儿子，李球是李恢的侄子。
诸葛瞻率部到达涪城后一直不敢向前，黄崇劝他迅速出击，抢占险要地势，不让敌人轻易进入平原地带，但诸葛瞻犹豫不决，担心分兵之后涪城更难防守。魏军在邓艾的率领下由江油关长驱直入，蜀军被打败，涪城丢失，诸葛瞻率蜀军主力退守到成都北部重镇锦竹。
邓艾派使者给诸葛瞻送信诱降，表示如果诸葛瞻肯投降，可保举他为琅邪王，诸葛瞻大怒，斩了邓艾的使者，率军出战。
这一仗打得很激烈，邓艾派他的儿子邓忠从右翼包抄，派师纂从左翼包抄，结果二人均进攻不利，报告说敌人难以击破，邓艾一听急了，也不管是不是自己的儿子，下令斩杀二人：“生死存亡在此一举，有什么不能攻克的！”二人只得再次出战，指挥所部人马拼死进攻，最终蜀军被击破，诸葛瞻、张遵等人战死，诸葛瞻的儿子诸葛尚也在军中，听说父亲战死，也冲入敌阵而死。
成都城内一片惊慌，后主刘禅召集群臣商议，有人建议逃往孙吴，有人建议逃往南中，光禄大夫谯周等人建议投降曹魏，大家议来议去，最后大多数人赞成谯周的意见。但刘禅仍狐疑不决，他想逃往南方，谯周上疏说：“南方是远夷之地，一向不愿意顺从，多次反叛，是诸葛丞相以兵威相逼，他们才愿意服从。以现在的情况，去了那里对外需要抵御强敌，对内朝廷需要大量供需，只能加倍地从夷人那里索取，到时候他们必然会反叛。”
刘禅默然无语，他承认谯周说得有理，不过也有人担心邓艾率领的魏军已经杀到跟前，他要是不愿意接受投降怎么办？谯周认为不会，他的理由是：“现在对曹魏来说，除我们以外孙吴也未臣服，在这种情况下他们一定会接受投降，并且以礼相待。如果陛下降魏，魏不裂土以封陛下，谯周愿只身前往洛阳为陛下去争！”
最后，刘禅派侍中张绍等人奉玺绶向邓艾请降，张绍一行走到雒县时遇到邓艾，邓艾大喜，当场表示接纳，刘禅另派太仆卿蒋显赴剑阁向姜维宣布赦书，要他就地向钟会投降。
邓艾随后到达成都城外，刘禅率领太子、诸王以及群臣等60多人绑住自己、抬着棺材出城拜见，邓艾手执魏帝颁发的符节，上前为刘禅解开绑绳，又令人焚烧了棺材，接受投降。
邓艾宣布，承曹魏皇帝的旨意拜刘禅为行骠骑将军，刘禅的太子刘璿被任命为奉车都尉，刘禅的其他儿子被任命为驸马都尉，原蜀汉百官也各拜了新官职，同时任命师纂代理益州刺史，陇西郡太守牵弘等人任蜀中各郡的太守。
至此，42年前由刘备一手创建的蜀汉政权灭亡了，根据刘禅投降时向邓艾所献的士民籍簿，蜀汉灭亡时的人口共28万户、94万口，甲士共10万零2000人，官吏4万人。
正在剑阁与钟会对峙的姜维闻讯惊愕不已，此时益州诸郡县都收到了刘禅罢兵投降的赦书，姜维无奈，只得投降钟会。
钟会见到姜维，故意问他：“你为何来得这么晚哪？”姜维眼里含着泪水，但一脸正色：“今天能来，已经算早的了！”钟会对姜维肃然起敬，不敢再予轻慢，他让姜维仍统率蜀军原有的人马。
消息传到洛阳，朝野欢庆。曹奂下诏，命晋公司马昭以相国的身份总揆百官；拜邓艾为太尉，增加其封邑2万户，邓艾的两个儿子都封为亭侯，各得封邑1000户；拜钟会为司徒，钟会原来只是个亭侯，直接晋封为县侯，食邑增至1万户。