東漢建安二十五年（220年）正月，曹操病逝在洛陽，終年六十六歲，諡曰武王。
曹操生前，有一次東吳孫權上書，說：“孫權久知天命以歸王上，就是天命已歸給你曹操了，伏望早遣大將，剿滅劉備，掃平西川，臣即率群下納土歸降矣。”意思說“您應該取代漢獻帝稱帝了，我堅決地臣服您。”
曹操心知肚明孫權的詭計，誰取代漢獻帝誰就是篡奪漢朝的奸臣，難逃天下人共誅之的結局。因此曹操明確地說：“苟天命在孤，孤即周文王矣。”意思是說“如果天命真的在我，我也就是周文王罷了。”
曹操死後九個月，即建安二十五年（220年）十月十三日，漢獻帝在高祖廟祭祀，然後派代理御史大夫張音持節奉璽綬詔冊，正式禪位於魏。其嫡長子曹丕三次假惺惺地上書推辭後，才在繁陽設壇為最後的時刻做準備。二十九日，曹丕正式登壇接受璽綬，即皇帝位，燃火祭天地、山川，改國號、年號，並大赦天下，史稱魏文帝。
不過值得一提的是，曹丕的妹妹是漢獻帝的皇后，憎惡父親和哥哥的行為，尤其是怨恨他們拿自己做政治的犧牲品。所以當曹丕派人向她索取玉璽時，她拒絕了好多次，實在無可奈何時，她竟當著使者的面大罵哥哥，並將玉璽拋擲於地，涕淚滿面地說：“老天一定不會保護你！”曹丕無奈只得以河內郡山陽邑萬戶奉漢獻帝為山陽公。
據說，身在東吳的孫權在聽聞曹丕做了皇帝后，很是氣憤，對群臣們說：“這小子比我歲數還小，就先做了皇帝，我怕是趕不及了。”這時一個名叫闞澤的人站了出來，安慰孫權道：“主公莫氣，雖然您要比曹丕做皇帝晚，但做皇帝的時間卻肯定比他長。”孫權忙問他是咋知道的。這位闞澤就說：“曹丕不到十年就該歸天了，主公您就看他的丕字，拆開就是 ‘不’、 ‘十’ 二字，不十自然就是不到十年啊！”
歷史還真讓他說中了，曹丕果然只做了七年皇帝，於黃初七年（226年）五月十七日（6月29日）病逝於洛陽，時年四十歲。按其生前的文告，不樹不墳，葬於首陽陵。