得到诸葛诞叛变的消息，司马昭一点儿也不感到惊慌，因为他早就准备好了讨伐叛乱的准备。司马昭以皇帝的名义下发诏书，表示皇帝和郭太后要御驾亲征，其实就是司马昭怕皇帝曹髦在自己出征以后又出什么幺蛾子，干脆绑架着他一起走。6月25日，司马昭让亲信把皇帝和郭太后留在大后方项县（河南项城）严加看守，然后自己领主力部队共26万，驻扎在丘头（河南沈丘）；让新任命的镇南将军王基，兼任中原、淮河军区总司令，直接包围诸葛诞的老巢寿春。
与此同时，东吴帝国对诸葛诞已经派出援军。因为对于东吴来说，毫不费力的就得到淮河地区司令的效忠，简直就像中了六合彩一样让人感到兴奋。东吴帝国立刻给诸葛诞加官进爵，同时命令毌丘俭叛乱时投降过来的猛将文钦，立刻带领东吴精锐部队共3万人，火速北上赶往寿春支援诸葛诞，在司马昭大军包围寿春前，东吴援军就已经进入寿春，和诸葛诞一起守城；同时，另一路东吴将领朱异率领的机动援军，已经快速抵达安丰（河南固始），跟寿春的诸葛诞形成呼应态势，司马昭集结青州、徐州的精锐部队，才击退了朱异的攻势。
当时，司马昭身边的很多将领怕东吴再派更多援军，所以力劝司马昭马上进攻寿春。可是司马昭认为，寿春城防十分坚固，叛军士气正旺，如果现在进攻，肯定讨不到好处，万一东吴援军再在这个时候出来，正好被打个措手不及。于是，司马昭让大军只包围依山傍水的寿春东西北三门，唯独留下通往淮河南部大平原的南门来吸引东吴援军，陆地上运粮不方便，只要东吴军队来支援，就抄它的粮草，等到把东吴援军打退，再收拾诸葛诞。
7月，东吴帝国实际统治者、大将军孙綝，亲自率领大军抵达巢湖东部。不过和久经沙场的司马昭相比，这位孙綝实在是个彻头彻尾的草包，面对司马昭的主力部队，他自己不亲率大军决一胜负，却让吃了败仗的朱异再带领小股部队前往寿春支援。朱异人少，当然经不住司马昭大军的前后夹攻，结果被打的落花流水，粮草物资也被司马昭的奇袭部队烧了个精光，只好带着残兵败将，一路吃草根、吞树叶逃回孙綝大营。看到朱异如此狼狈的孙綝，仍然命令朱异继续进攻，可是朱异实在需要修养，坚决不肯再去送死，孙綝气得七窍生烟，在9月1日杀掉朱异，然后率领主力部队，居然一声不响的调头撤回东吴了。
而诸葛诞这里，因为被包围的水泄不通，所以完全不知道外界的消息，还在傻呵呵的等着东吴帝国的援军。司马昭为了让诸葛诞继续安心守城而不突围，反而派人散步谣言，说魏军已经粮草不足，而东吴援军马上就要到达。诸葛诞听到这个消息后十分兴奋，对粮食消耗不再限制，不久，供寿春城内近20万军队挥霍的粮食终于告急，而诸葛诞也得到了东吴援军已经撤退的消息。
世上没有不透风的墙。
救援无望的消息很快传遍了寿春城的每一个角落，再不想办法突围，这里就会变成诸葛诞近二十万大军的坟墓。诸葛诞的心腹蒋班、焦彝（咦）跑去苦劝诸葛诞，东吴主力一仗没打就调头撤退，根本不能再指望，应该趁现在士气还很高涨，一鼓作气进行全军突围，兴许还能派出去一部分人，否则都会被活活饿死。可是，以文钦为代表的东吴援军，坚持认为东吴不会扔下他们不管，而且司马昭离开中央太久，大后方一定会发生变化，劝诸葛诞再坚持坚持。
诸葛诞一琢磨自己还有这么多部队，一旦冲去城去就再难集结起来，到时候人单势孤，谁也不会待见自己，所以同意了文钦的意见，而且对力主突围的蒋班、焦彝开始深深戒备，最后干脆想杀掉他们来断绝其他人突围的想法。蒋班、焦彝毕竟在寿春城混了这么长时间，到处都有熟人相好，很快就知道了诸葛诞想拿他们祭旗。两个人一合计，他不仁，咱不义，劝他活命还要被杀，凭什么这么傻呢？11月的一天晚上，诸葛诞的心腹大将蒋班、焦彝从寿春城墙上悄悄溜出，投靠了城外的军队，将诸葛诞各种军事机密一点儿不拉的告诉了司马昭。
而没过几天，寿春城内的东吴援军也出现了重大问题。蒋班、焦彝出城投降以后，东吴援军逐渐成为主力作战部队，因为东吴官兵的亲人们都在东吴，所以他们没有什么退路，为了家人也为了自己，他们必须打赢这场仗，才能回到家乡。而跟随文钦进入寿春的军队，最主要的就是以全怿、全端堂兄弟为首的全家军，可是这支部队，也因为司马昭的计谋，出现了重大问题：
全怿的两个侄子全辉、全仪，因为家庭矛盾，干脆带着他们的老娘和私人部队几十家人，一起投奔了曹魏帝国。司马昭得到了这个消息，马上按照亲信钟会的计策，一面好生照顾全辉兄弟，一面暗中派人模仿他们的笔迹，给还被困在寿春的全怿送去了一封密信，说东吴帝国因为东吴将领们不能解救寿春，打算把他们的家人全部杀掉作为惩罚，所以全辉兄弟才逃了出来。全怿一看确实是自己侄子的笔迹，所以一点儿也不怀疑信的内容，一琢磨反正家里人也活不成了，这么卖命还有什么意义，干脆在12月的一天，打开自己负责守卫的城门，带着全家军几千亲兵，投降了司马昭。司马昭对于全家军的投降非常欢迎，任命全怿当平东将军，封临湘侯，其他人也都各有封赏。
就这样，寿春城内的士兵和百姓们，在精神极度恐慌和粮食极度匮乏的状态下，度过了公元258年的元旦佳节。
寿春城内，文钦在和诸葛诞商讨下一步作战计划。文钦说：“蒋班、焦彝一开始劝我们突围，我们没有听他们的，现在全家军又出城投降，情况确实已经相当不妙。然而越是这样，司马昭就越松懈，我们应该趁这个机会，集结全力突围，打他们一个措手不及。”诸葛诞也深表同意，于是命令大军从面对东吴帝国方向的南门出城，对司马昭阵地发动猛烈攻击。
战况在霎那间就进入了白热化阶段，司马昭和诸葛诞的将士们同时在经受着自战争以来最大的考验。
一连四五天，诸葛诞的军队就像蝗虫一样，接连不断的涌出南门，不分白天和黑夜。而司马昭的士兵也像蝗虫一样，接连不断的支援南门阵地。司马昭命令士兵在南门建立起高墙壁垒，在上面架上炮车，上面装上大石块和火箭，只要诸葛诞一攻击，就马上发射。石块和火箭像下雨一样从天而降，到处都是撕心裂肺的哭喊声，遍地都是死尸和伤员，连防御进攻的战壕里都塞满了尸体，护城河里流的水都被染成了红色。然而诸葛诞最终还是没有能够突围成功，司马昭耗掉了能堆成一座山的石块和成捆成捆的弓箭，硬是把诸葛诞又给堵了回去。
城里现在真正到了弹尽粮绝的境地，原本足够吃一年的粮食，因为之前毫无限制的损耗，已经所剩无几。百姓和士兵们吃不饱，只好陆陆续续逃出城去，前前后后已经有数万人。面对这种困境，文钦又给诸葛诞出了个主意，就是把寿春城内的魏国人全部赶出城去，只留下自己带来的东吴军队守城，这样不是就把粮食省下来了吗？
看着在自己面前吐沫星子满天飞的文钦，诸葛诞的脸色逐渐发青。就是这个人，当初兵精粮足的时候劝自己不突围，结果弄的众叛亲离，现在又劝自己把手下都赶出去，只留下东吴人。他们都出城去了，我这个将军还混个屁啊！
当初文钦在魏国的时候，本来和诸葛诞的关系就十分恶劣，这次被派来支援诸葛诞，本来因为大敌当前，才被迫合作。可是文钦给诸葛诞每次出的主意没有一次灵验，反而让诸葛诞不断受到巨大损失，新仇旧恨一起发作，让精神高度紧张的诸葛诞犯了一个巨大的错误。
在寿春城墙突出的小城上，文钦像超人一样勇猛的儿子文鸯和弟弟文虎，正在专心守城，突然得到一个噩耗：爸爸文钦到诸葛诞那里参加会议，结果就在会议室里被杀。虽然知道爸爸和诸葛诞有些不和，但文鸯文虎还是感到难以接受，老爸英勇一世，没有死在敌人的手里，却死在友军的刀下。又悲又恨的文鸯、文虎，抄起家伙，叫上手下就要找诸葛诞复仇，可是没人敢跟着一起去送死。万般无奈，文鸯干脆领着文虎，立刻打开城门，骑着马就出城去了。
知道直接害死大哥司马师的文鸯来投奔，司马昭陷入了深思之中。旁边的军法官强烈要求把文鸯杀掉，以祭奠司马师的在天之灵，而司马昭却说：“文钦罪不可赦，他的儿子当然也应该死。但是如今他们走投无路来投降，如果杀了他们，就会断了寿春守军投降的念想，我们攻城就更困难。”于是，文鸯、文虎不仅被无罪赦免，还都被封为将军、关内侯。
为了再动摇一下寿春城里其他人守城的决心，司马昭让文鸯、文虎领着几百个骑兵，绕着寿春城来回跑，向城内大声喊：“文钦的儿子投降都没事，你们还怕什么？”城里饿的前心贴后背的人们一看这种情况，又高兴又羡慕。不久，司马昭亲自到寿春城下去巡视，看到城头上的士兵光拿着弓箭比划，却不朝自己射击，心里不禁一阵狂喜，对旁边的人说：“寿春可以攻下了！”
公元258年2月20日，司马昭命令围城各路大军对寿春发动总攻，在震天的战鼓声和喊杀声中，司马昭的士兵从四面八方登上城墙，杀进城中。
诸葛诞不甘心，他在心里一万遍的诅咒该死的司马昭、该死的东吴援军，还有那该死的文钦。二十万大军，就这样分崩离析，然而不甘心也没办法，尽管心里痛苦万分，还是逃命要紧。诸葛诞骑上马，带着几个亲信逃到小城，想从偏门里出去，结果正好被攻进城的士兵发现，一刀结果了性命。和毌丘俭一样，这位曾经伟曹魏帝国驰骋多年的猛将，也一样落的这么惨的下场。不过还好，诸葛诞不是一个孤零零的死去，因为有几百个忠于他的士兵，在被俘以后也坚决不肯投降，行刑队每杀一个，就问下一个肯不肯投降，结果到了最后，也没有一个服软。
然而，身体是肉的，大刀是铁的，大多数人还是觉得没有必要跟着诸葛诞一同殉葬。绝大多数的东吴将士，都主动向司马昭军队投降，各种武器像小山一样堆在地上。
进入寿春城的司马昭，看着不到10年而连续三次被战争洗劫的寿春城，不禁感慨万千。王凌、毌丘俭、诸葛诞，三次叛乱的大本营，都设在这个多灾多难的城市，每一次司马家族讨伐反对者胜利之后，寿春城都会遭受一次大屠杀，从司马懿，到司马师，而现在轮到自己决定，该对这些叛乱的人如何处置了。
有人向司马昭建议，淮南不断发生叛变，形势依然很危险，而东吴降兵的家属仍然在东吴，恐怕不会诚心归顺，应该把他们都杀掉以绝后患。司马昭说：“古人用兵作战，从不消灭敌人的国家，而只是把领头的除掉而已，东吴降兵即使逃走，也足以显示我们的胸怀。”结果，投降的东吴士兵一个人都没有被杀，全部被安置在首都洛阳附近；对于投降过来的东吴将军，司马昭也分别给予封号；而凡是跟随诸葛诞叛乱的淮河军团将士，一律被赦免；对于被诸葛诞杀死的文钦，司马昭允许已经被封官加爵的文鸯、文虎给他收尸，然后由司马昭赠送一辆牛车，拉回老家谯县（安徽毫县）的祖坟入土为安。总之一句话，宽大宽大再宽大。
至此，淮河军区的第三次叛乱，也彻底平息，司马昭所施展出来的各种手腕，让曹魏帝国、甚至是敌国的士兵、百姓们，都深深折服。从此以后，淮河军区、乃至整个曹魏帝国，再也没有发生过反对司马家族的叛乱。通过这次战争，以司马昭为代表的司马家族，赢得了整个曹魏帝国将领们的一致敬畏和效忠，英雄辈出的中国大地，正在迎来司马家族称霸的新时代。