司马氏以先灭汉后取吴作为国策，而在灭汉、代魏后又忙于新朝定制，吴政权暂得延续。269年，羊祜命王濬在益州筹建水师，并预定攻吴的军事方略。279冬，晋灭吴之战开始，280三月攻下石头城，孙皓降，吴亡。
三国（220年－280年）是上承东汉下启西晋的一段历史时期，分为曹魏、蜀汉、东吴三个政权。赤壁之战时，曹操被孙刘联军击败，奠定了三国鼎立的雏型。
220年，曹丕篡汉称帝，国号“魏”，史称曹魏，三国历史正式开始。次年刘备在成都延续汉朝，史称蜀汉。222年刘备在夷陵之战失败，孙权获得荆州大部。223年刘备去世，诸葛亮辅佐刘备之子刘禅与孙权重新联盟。229年孙权称帝，国号“吴”，史称东吴，至此三国正式成立。
此后的数十年内，蜀汉诸葛亮、姜维多次率军北伐曹魏，但始终未能改变三足鼎立的格局。曹魏后期的实权渐渐被司马懿掌控。
263年，曹魏的司马昭发动魏灭蜀之战，蜀汉灭亡。两年后司马昭病死，其子司马炎废魏元帝自立，建国号为“晋”，史称西晋。公元280年，西晋灭东吴，统一中国，至此三国时期结束，进入晋朝时期。