魏明帝曹叡于景初三年（239年）逝世，遗诏由年仅八岁的皇太子曹芳继位，并由大将军曹爽和太尉司马懿辅政。曹爽是曹真之子，辅政之初，曹爽因为司马懿年龄和威望较高，侍奉司马懿如父亲一般，凡事不敢专行。何晏等人向曹爽进言“权力不宜委之于人”，后曹爽开始专权，重用何晏、邓飏、李胜、毕轨、丁谧等人，排斥司马懿；且不久即晋升司马懿为太傅而夺去了他的军权。之后又任命弟弟曹羲和曹训为中领军及武卫将军，曹爽集团于是完全掌握宫中禁军。从此曹爽和何晏等心腹控制了朝廷的运作，权倾朝野，甚至迁郭太后于永宁宫，曹爽更以魏明帝才人为歌伎，僭用皇帝仪仗，而同为辅政大臣的司马懿则被架空。
后曹爽提拔夏侯玄为征西将军，而中护军一职改由司马师担任。正始六年（245年）八月，曹爽意图又撤销中垒及中坚营，以其营兵直隶中领军曹羲以强化其军力，司马懿以此为先帝旧制反对但不果。
司马懿无法参与政令决策，为了等待时机，凝聚反击力量，于正始八年（247年）借故生病辞职以回避曹爽。次年，李胜到荆州上任刺史前向司马懿辞行，司马懿更在他面前装出重病的样子，因此令曹爽对他更为松懈；但于此同时，司马懿却与儿子司马师暗中准备发动兵变，司马师甚至为了此次政变，暗中养了死士三千人。
正始十年正月初六（249年2月5日），少帝曹芳拜谒魏明帝之墓高平陵，曹爽兄弟及其亲信们皆随同前往。司马懿和中护军司马师以及三千死士在皇宫内城司马门聚集，前往摆放武器的武库，途径曹爽府门，曹爽帐下督严世上楼，用弩瞄准司马懿准备射杀，曹爽门人孙谦却拉拽严世的肘制止并说：“天下事未可知！”导致严世无法袭击司马懿。司马懿控制武库后，藉曾被曹爽夺权的皇太后郭氏之诏令，关闭洛阳所有城门，率兵占领洛水浮桥。接着任命司徒高柔假节行大将军事，接管曹爽的军权；并以桓范为中领军，桓范在其子的劝说下拒绝，改以王观行中领军事，接管曹羲的军队。
司马懿控制城内，随即派人上奏皇帝曹芳，宣称奉皇太后诏书，罢免曹爽兄弟。诏书先传至曹爽手中，曹爽惶然不知如何是好，也不敢送给曹芳。大司农桓范在政变发生后不顾下属劝阻，与曹爽司马鲁芝、主簿杨综等出城劝曹爽前往许昌，然后以皇帝为号召拥兵抵抗司马懿。司马懿接连派侍中许允、尚书陈泰、尹大目等人劝说曹爽投降，并指着洛水发誓，允诺只要曹爽罢兵息马，交出兵权，仍可保留爵位。曹爽犹豫了一夜，最后认为投降虽然会失去政治权力，但以侯爵的身份应仍能享受荣华富贵；于是放弃抵抗，而请皇帝罢免自己，并向司马懿认罪。曹爽兄弟罢官后随即回到府邸，并遭到司马懿的监视。
正月初十（249年2月9日），与曹爽往来甚密的朝中侍从张当，因私自将宫女送给曹爽被抓捕，在廷尉严刑拷问之下供称曹爽和何晏计划在三月造反，于是曹爽与其同伙都被捕，而桓范亦因曾经扬言司马懿谋反，经司蕃供出，被控诬告而下狱，与曹爽等人一同处死，并且诛灭三族。后封曹真的族孙曹熙为新昌亭侯，邑三百户，延续对曹真的祭祀。
司马懿因为这次政变，清除了以曹爽为首的曹氏宗室在朝中的势力，曹氏宗室力量日渐薄弱，司马氏得以作为辅政大臣全面掌握权力，逐步控制曹魏朝政，为日后司马炎代魏立晋奠下了根基。
蒋济因此事件认为自己失信于曹爽而自责病死。
王凌和令狐愚因为高平陵之变，认为魏帝曹芳年幼平庸而司马懿独揽大权，于是于两年后发动兵变企图推翻曹芳和司马懿，另立年纪较长的曹彪（曹操儿子）为帝，即寿春三叛中的第一次。
驻守雍州的征蜀护军夏侯霸因与曹爽有亲戚关系，与同时身为征西将军的侄儿夏侯玄被征召入洛邑，由于恐惧会遭司马氏逼害；同时与自己不和的郭淮又出任征西将军，令他十分不安，因而逃入蜀汉。