秋季，七月，连降大雨，辽河暴涨，运粮船队从辽口（辽宁省营口市，辽河注入渤海处）直抵城下。大雨下了一个多月不停，平地水深数尺，魏三军恐惧，打算迁移军营，司马懿下令军中：“有敢说迁营者斩！”都督令史张静违抗命令，被斩，军心这才安定。
襄平城中仗恃有洪水保护，出城打柴放牧，泰然自若，诸将又想去攻击那些打柴放牧的人，司马懿不许。司马陈珪说：“从前攻打上庸，八支部队同时进发，日夜不停，所以能用十六天时间攻下坚城，斩杀孟达。这次远征而来，反而更安闲迟缓，我私下感到疑惑。”
司马懿说：“孟达兵少但存粮可支撑一年，我军将士四倍于孟达，但粮食不能支持一个月。以一个月攻打一年，怎么可以不快速？以四个兵士攻击一个敌人，即使丧失一半而能够攻克，都应当去做，所以不顾死伤地强攻，是与粮食竞争啊！
“如今敌众我寡，敌饥我饱，何况雨水如此之大，要攻城也没法攻，着急什么呢？自打从京师出发，不担心敌人进攻，只怕敌人逃走。如今敌人粮食就要耗尽，可是我们的包围还没完成，这时候去抢他的牛马，打他的樵夫，这不是撵他们走吗？用兵是诡秘之道，要因事而变化，贼军仗着人多，又有大雨，所以虽然又饥又困，还不肯投降，我们应该示弱，让他们安心。如果因贪图小利使他们惊吓逃跑，这不是正确的做法。”
朝廷听说大军遇到雨季，大臣们都想要撤军。皇帝曹叡说：“司马懿有能力临危控制事变，捉住公孙渊，指日可待。”
雨停了，司马懿随即合拢包围圈，堆土山，挖地道，做盾牌，造楼车、冲车、云梯，昼夜攻城，矢石如雨。公孙渊窘急，粮食吃尽，开始人吃人的惨剧，死者众多，其将领杨祚等投降。
八月，公孙渊派相国王建、御史大夫柳甫来见司马懿，请求解围退兵，如果同意，公孙渊君臣将捆绑自己，出城投降。司马懿命斩来使，用檄文通知公孙渊说：“楚庄王包围郑国，二国是平等的列国，宋伯尚且自光着脊背牵羊出城迎降，我乃天子上公，而王建等居然要我解围后退，他们懂礼貌吗？二人老糊涂，传达你的话，却不能正确表达你的意思，我已经替你把他们斩了。如还有请降之意，就另派年轻有明快决断的人前来。”
公孙渊再派侍中卫演，乞求定一个日子，送儿子为人质。司马懿对卫演说：“军事大要，就五种情况：能战则战，不能战则守，守不住则走，另外两个，就是投降与死亡而已。公孙渊不肯自缚面降，这是决心去死，不必送来人质！”
八月二十三日，襄平城陷落，公孙渊与儿子公孙脩率数百骑突围，向东南方向逃走，魏军急速追击，在梁水岸边斩杀了公孙渊父子。司马懿进入襄平城，诛杀公孙渊政权公卿以下及军民七千余人，尸体堆积成山，再以土覆盖，称为“京观”。辽东、带方、乐浪、玄菟四郡全部平定。
公孙渊和儿子公孙带领数百骑兵从东南突围逃走，魏军急忙追击，在梁水岸边斩杀了公孙渊父子。司马懿既已进入襄平城；诛杀城中公卿以下官吏及兵民七千余人，积尸封土，筑成“京观”（京观，是带有巫术意味的行为，用于炫耀武功和震慑败者）。辽东郡、带方郡（朝鲜沙里院城）、乐浪郡（朝鲜平壤市）、玄菟郡（辽宁省沈阳市），四个郡全部收复。
公孙渊将要反叛时，将军纶直、贾范等苦苦劝阻，都被公孙渊诛杀。司马懿于是为纶直等坟墓封土加高，显荣他们的子孙，释放了为朝廷所立而被公孙渊囚禁的叔父公孙恭。中原人想要返回故里，听任自便。然后班师回朝。
【点评】
公孙渊集团彻底覆灭了，司马懿平辽东的过程中，展现出了他的杰出军事才能，堪称我国古代军事史上远征战役的典范。
在战争之前，司马懿对战事走向的预判精准，，对于人性的洞察深刻，可谓是“知己知彼”。
在战事过程中，他首先避实击虚，佯攻辽隧，主力直奔公孙渊首府襄平，调动辽隧守军卑衍回来解围，结果魏军大胜，乘胜进围襄平。正如《孙子兵法虚实篇》所言：“善战者，致人而不致于人。能使敌人自至者，利之也。”
在围城过程中，司马懿有示弱，有坚韧。示弱是为了稳敌之心，以便合围；在大水中坚持不后撤，这种坚韧是知道胜利就在坚持之中。同样是面临的一场大雨，当年毋丘俭无功而返，司马懿却是凯旋而归，将领的战争素养高下立判。
其实，以上说的战争过程中的事情，还是表面的打打杀杀，我们发现，司马懿历次打胜仗，背后有一个重要秘诀，这个秘诀就是把粮草研究得非常明白。他懂得，打仗其实是在打粮草供给。
不说他过去和诸葛亮的争锋焦点如此，就拿这次而言，他说出和打孟达不一样，孟达粮多，我方粮少，所以必须急攻；而面对公孙渊，则是敌众我寡，敌饥我饱，所以不用急，等对方弹尽粮绝，就会不战而胜。结果真是如此。
平定辽东让司马懿在魏朝的声望达至顶峰，继位于曹叡的新皇帝曹芳（辽东刚平定，曹叡就驾崩，养子曹芳继位）称其：“南擒孟达，西破蜀虏，东灭公孙渊，功盖海內”，并迁为太傅。
