准备
司马氏早在灭蜀之前即有灭吴的打算。公元262年（魏景元三年），司马昭提出了“先定巴蜀，三年之后，因顺流之势，水陆并进”，再并东吴，统一全国的战略方针。为实现先辈统一天下的遗愿，晋武帝司马炎从公元269年（晋泰始五年）起，即着手筹划灭吴。在政治上采取一系列措施，如厚待刘禅及诸葛亮等人的子孙，以巩固其在巴蜀的统治，解除后顾之忧。同时，对吴国实行分化瓦解政策，以动摇其军心民心。改善内政，屯田积谷，安定边防。同时，优选将帅，调整部署，以尚书左仆射羊祜都督荆州诸军事，镇襄阳（今属湖北）；征东大将军卫瓘都督青州诸军事，镇临淄（今山东淄博东北）；镇东大将军、东莞王司马仙都督徐州诸军事，镇下邳（今江苏睢宁西北）。
公元272年（泰始八年），晋武帝依羊祜之建议，复任王濬为益州刺史，旋又加封龙骧将军，都督益、梁州诸军事，命其在巴蜀大量建造战船，训练水军。晋军所建造的大型战船，长120步，可装载二千余人，上构木城，筑起楼橹，四面开门，船上可骑马驰骋。后命其加快造船进度。如原来王濬在巴蜀只奉令以五六百屯田兵造船，后来又增加各郡士兵一万人，一年就完成了造船任务，使王濬水军“舟楫之盛，自古未有”，为实现“水陆并进”灭吴，提供了重要的军事力量。
公元276年（咸宁二年）十月，晋灭吴的准备基本完成。征南大将军羊祜奏请伐吴，指出伐吴的条件已经成熟。应不失时机地向东吴进军，并根据“因顺流之势，水陆并进”的战略方针，提出了灭吴的部署。其要点是：针对吴军部署上东强西弱的情况，确定在徐、扬方向实行牵制，首先集中水陆主力夺取夏口以西地区，然后顺江而下，集中全力合击吴都建业。这一方针的好处是：水陆并进，多路齐发，可以充分发挥水陆军的优势，从薄弱而又重要的长江上中游横切纵割，一举粉碎吴军的整个防御体系，从而达到速战速决的目的。司马炎接受了羊祜的建议，但由于西北鲜卑族首领起兵反晋，后方不稳，加之太尉贾充等的反对，使伐吴战争拖延了下来。
公元277年（咸宁三年）七月，又以都督豫州诸军事王浑为都督扬州诸军事，以镇南大将军司马亮为都督豫州诸军事，左将军胡奋为都督江北诸军事。
公元278年（咸宁四年）十一月，羊祜去世，晋武帝依羊祜生前所荐，以杜预继任征南大将军、都督荆州诸军事。
孙吴方面，面对晋军进攻的严重威胁。一些大臣深感忧虑。他们认为吴国虽有长江天险，但“长江之限，不可久恃”，因此向孙皓建议，在政治上“省息百役，罢去苛扰”，“养民丰财”，以加强内部的安定和经济实力；在军事上，为防晋军从上游顺流而下，加强建平（郡治在今湖北秭归）、西陵（今湖北宜昌东南西陵峡口）的防务。东吴名将陆抗指出：“西陵、建平，国之蕃表（屏障）”，“如其有虞，当倾国争之。”，因此，他担任乐乡都督后，请求庄西陵屯精兵三万人。公元272年（泰始八年），王濬在巴蜀造战船，大量碎木顺流而下，建平太守吾彦见后，知晋将发兵顺流而下，请求增强建平守备。公元274年（泰始十年），陆抗再次上疏，陈述加强建平、西陵防守的重要性。他说。“若其不然。深可忧也。”但是，这些有重要战略价值的建议，都没有被采纳。吴主孙皓认为晋无力攻吴，且吴有长江天险，难以攻破。因此他不修内政。暴虐如故。在军事上不重军备。放松长江上游的防务，当然更谈不上通盘的战略考虑和进行全面的防御准备了。
交战
公元280年（太康元年）正月，安东将军王浑所统率的十多万大军向横江（今安徽和县东南）方向进军，派出参军陈慎等率部分兵力攻击寻阳（今湖北武穴东北）；派殄吴将军李纯率军向高望城（今江苏江浦西南）进攻吴军俞恭部。正月二十五日，李纯占领了高望城，击破俞恭军，推进至横江以东，夺占了渡江的有利渡场。与此同时，参军陈慎军攻取了阳濑乡，大败吴牙门将孔忠等。吴厉武将军陈代、平虏将军朱明等率部众降于晋军。
十一月，司马炎采用羊祜生前拟制的计划，发兵二十万，分六路进攻吴国：1.镇军将军、琅邪王司马伷自下邳（今江苏邳县南）向涂中（今安徽滁河流域）方向进军；2.安东将军王浑自扬州（州治在今安徽寿春），向江西（指今安徽和县方向），出横江渡口进军；3.建威将军王戎自豫州（州治在今河南许昌东南）向武昌（今湖北鄂州）方向进军；4.平南将军胡奋自荆州向夏口（今武汉市武昌）方向进军；5.镇南大将军杜预自襄阳向江陵（今属湖北）方向进军，尔后南下长江、湘水以南，直抵京广；6.龙骧将军王濬，广武将军、巴东（郡治在今四川奉节）监军唐彬自巴蜀顺江东下，直趋建业。以太尉贾充为大都督，冠军将军杨济为副，率中军驻襄阳，节度诸军；中书令张华为度支尚书，总筹粮运。总的作战意图是：以司马伷、王浑两军直逼建业，牵制吴军主力，使其不能增援上游；以王戎、胡奋、杜预三军夺取夏口以西各战略要点，以策应王濬所率的七万水陆大军顺江而下；然后由王濬、司马伷、王浑军南下东进，夺取建业。这样的部署是符合当时实际情况的，因为吴国尚有兵力二十余万，就兵力对比而言，晋军南下的兵力并不占多大优势，只是吴军兵力分散于沿江和江南各地，晋军要分路予以各个击破，才能迅速灭吴。
二月，吴主孙皓得知晋王浑率大军南下，即命丞相张悌统率丹阳（今江苏南京）太守沈莹、护军孙震、副军师诸葛靓率兵3万，渡江迎战，以阻止晋军渡江。张悌军行至牛渚（今安徽当涂北采石），沈莹向其分析晋军来犯的形势时说：“晋治水军于蜀久矣，今倾国大举，万里齐力，必悉益州之众浮江而下。我上流诸军，无有戒备，名将皆死，幼少当任，恐边江诸城，尽莫能御也。晋之水军，必至于此矣！”据此，沈莹建议，应集中兵力于采石，等待晋军前来决战，若能打败晋军，即可阻止晋军渡江，还可西上夺回失地。如若渡过江去与晋军决战，不幸失败，大势必将去矣。但张悌却认为，吴国的即将灭亡，人人早已看清，并非今天才知晓。这样，晋兵一至，众人心中必然恐惧，难以再整军出战。趁着如今晋大军未到，渡江与其决战，或许还有希望获胜。如若战败身亡，为国牺牲，也就死而无憾了。假如我能战胜，北方的敌人逃走，我军声威便会大震，那时乘胜南下，迎击西来之敌，定能制胜敌人。若依照你的计划，坐等敌人前来，恐怕部队早逃散了。于是，张悌决心率军渡江迎击晋军。
三月初，张悌军渡江后，于杨荷（今安徽和县）正遇王浑部将城阳都尉张乔率七千兵马赶到，张悌军随即将张乔军包围，张乔兵微势弱，便闭寨请降。副军师诸葛靓认为，张乔是以假投降行缓兵之计，拖延时日，等待后援，我应急速进兵予以歼灭。但张悌却主张放过他们，因为强敌在前，不可因小敌而出战。于是接受张乔投降后，率兵继续前进，随即与王浑主力部队之司马孙畴和扬州刺史周浚军列阵相对。吴将孙莹首先率领五千精锐向晋军攻击，三次冲击均未奏效，被晋军斩首二将，不得不退兵。晋军则乘吴军退兵混乱之机，以将军薛胜、蒋班率军追杀，吴军大败。此时，伪降之张乔军又从背后杀来，吴军溃败而逃。
诸葛靓见大势已去，收集败兵数百逃回江南。张悌不肯逃走，与沈莹、孙震力战而死，吴军三万多人，被斩近八千人，余皆逃散，晋军遂胜利推进至江边。此时，扬州别驾何恽向扬州刺史周浚建议说：“张悌率东吴三万精兵，被我歼灭，吴国上下震惊，现龙骧将军王濬已攻下武昌，乘胜东下，所向皆克，吴已呈土崩瓦解之势，我应速挥军渡江，直捣建业，大军突然而至，定能不战而逼降东吴。”但王浑听到这一建议后则认为晋帝只命他出兵江北，以抗吴军，如果渡过长江，就是违背君命，即使作战获胜，也难以获赏；但若失败，必获重罪。于是，王浑坚持按原诏令，就地等待王濬军的到达，然后再统一节制王濬等军渡江作战。何恽再次向王浑建议说，将军身为上将，当见机而进，岂有事事等待诏命之理。王浑仍不听从。
琅邪王司马伷所率的一路大军，自正月出兵以来，迅速进至涂中后，令琅邪相刘弘率兵进抵长江，与建业隔江相峙，以牵制吴军；同时派长史王恒率诸军渡过长江，直攻建业。王恒军进展顺利，一一击破吴沿江守军，歼灭吴军五六万人，俘获吴督蔡机。王濬军在长江上中游获胜之后，便挥军顺流而下，三月十四日到达牛渚。当进至距建业西南五十里时，吴主孙皓才派遣游击将军张象率水军一万前往迎击；但吴军此时已成惊弓之鸟，张象的部队一望见晋军的旌旗便不战而降。王濬的兵甲布满长江，旌旗映亮天空，声势十分盛大，继续向前推进。
原先吴主派往交趾征讨郭马的将军陶濬，行至武昌时，听到晋军大举进攻的消息，便停止去交趾，返回了建业，此时，吴主孙皓便授其符节，命其率军二万，迎击晋军。结果，二万军队出兵前夜便逃散一空。
结果
此时，王浑、王濬和司马伷等各路大军已逼近吴国京师建业长江的北岸，吴国司徒何值、建威将军孙宴等交出印信符节，前往王浑军前投降。吴主孙皓见自己内部已分崩离析，便采用光禄勋薛莹、中书令胡冲等人的计策，分别派遣使者送信给王浑、王濬、司马伷，请求降服，企图挑唆三人互相争功，引起晋军内部分裂。使者先把印玺送给司马伷。王濬此时正挥军直进，三月十五日行至三山（今江苏南京西南）时，王浑派使者命其暂停进军，王濬不理，借口风太大，无法停船为由，扯起风帆直冲建业。当日，王濬统率水陆八万之众，方舟百里，进入建业。吴主孙皓反绑双手、拉着棺木，前往王濬军门投降。至此，晋军连克东吴四州、四十三郡，降服吴军二十三万，东吴政权宣告灭亡，三国长期分裂的局面也随之结束。
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