十月，邓艾趁姜维被钟会牵制在剑阁，率军自阴平沿景谷道东向南转进，南出剑阁两百多里，钟会也派部将田章等跟进。邓艾率军攀登小道，凿山开路，修栈架桥，鱼贯而进，越过七百余里无人烟的险域。山高谷深，至为艰险。途中，粮运不继，曾多次陷入困境。部队走到马阁山，道路断绝，一时进退不得，邓艾身先士卒，用毛毡裹身滚下山坡。邓艾率军出其不意地直抵江油，迫降守将马邈。蜀国卫将军诸葛瞻(诸葛亮子)从涪城回到绵竹，列阵等待邓艾。

　　邓艾派其子邓忠攻打诸葛瞻的右翼，司马师纂攻其左翼。邓忠、师纂失利，退回，对邓艾说：“贼兵坚守牢固，很难击破。”邓艾大怒，说：“生死存亡之际，全在此一举，还说什么可与不可!”大声叱责二将，并要将其斩首。二将策马奔回，挥军再战，邓艾也亲临督战，终大破蜀军，遂克绵竹，斩蜀将诸葛瞻及尚书张遵等人。

　　绵竹陷落后，蜀军全线崩溃。邓艾乘胜进击，一鼓作气攻陷雒县(今四川广汉北)，逼近成都。蜀后主刘禅惊恐失据，感到大势已去，在主降派劝导下，派人送上皇帝的印绶，并写信到邓艾那里请降。邓艾率军入成都，蜀汉灭亡。刘禅又派人去前线命令姜维等投降，姜维等得到命令，便到钟会军中投降。

　　此战，邓艾趁两军主力相持之际，率偏师出奇兵，进行大纵深迂回穿插，绕过蜀军的正面防御，直捣蜀都成都，创造了中国战争史上著名的奇袭战例。

　　邓艾入成都，刘禅率领太子、诸王、群臣六十多人绑住自己、抬棺至军营拜见。邓艾手执符节，解开绑缚，焚烧棺材，接受投降，并宽恕了他们。邓艾约束部众，进城后，没有发生抢掠。他安抚投降的人员，使他们复任旧业，受到蜀人的拥护。

　　居功被杀

　　在巨大胜利面前，他擅自循东汉将军邓禹以前作法，以天子的名义，任命大批官吏。他拜刘禅行骠骑将军、蜀汉太子为奉车都尉、诸王为驸马都尉;对蜀汉群臣，则根据其地位高低，或任命他们为朝廷官员，或让他们领受自己属下的职务。

　　邓艾任命师纂兼领益州刺史，任命陇西太守牵弘等人兼领蜀中各郡郡守。派人在绵竹把作战中死亡的战士跟蜀兵死者一起埋葬，修筑高台作为京观，用以宣扬自己的武功。

　　邓艾建此大功，深感骄傲，并且常常显示夸耀，引以为荣。他曾对蜀国士大夫们说：“诸位幸亏遇上我，所以才有今日。如果遇上像吴汉这样的人，你们早被杀掉了。”他还说：“姜维自然是一时的雄杰，但与我相遇，所以穷途末路。”有识之士见他如此矜夸，背地里往往嘲笑他。

　　这些，成了野心家钟会置他于死地的口实。

　　姜维等人降于钟会后，钟会大喜，迫不及待地上表向司马昭表功。

　　十二月，司马昭上表让魏元帝曹奂下诏书，褒奖邓艾的功绩，书曰：“邓艾张扬武力，振奋国威，深入敌人腹地，斩将拔旗，消灭敌首，使得伪称帝王的人引颈自杀，通缉多年的罪人，一朝之间就给平定了。打仗不超过预定的时间，战斗很快结束，席卷西部，平定巴蜀。即使白起攻破强大的楚国，韩信奋力打败强劲的赵国，吴汉擒捉公孙述，周亚夫平定七国之乱，若论功绩，他们都还比不上邓艾。因此策封邓艾为太尉，增加封邑二万户。封其两个儿子为亭侯，各得封邑千户。”

　　统帅钟会也进位司徒，封县侯，增邑万户，其子二人也都封为亭侯。

　　当邓艾灭蜀之后，便向司马昭提出了自己对局势的看法和准备采取的措施：“兵家讲究先树立声威，尔后才真正以实力进攻。今凭借平定西蜀的声威，乘势伐吴，正是席卷天下的有利时机。但是大举用兵之后，将士都已感到十分疲劳，不能轻易动兵，暂且缓缓再说，先留陇右兵二万人，巴蜀兵二万人，煮盐炼铁，为军事和农业作准备，同时建造船只，事先准备日后沿江讨伐东吴的事宜。做完此事后，布告天下，让东吴知道他们所面临的局势，明白利害关系，吴国一定归顺。这样，就不用征讨而可以平定东吴了。而今当厚待刘禅，以便招致吴景帝孙休归顺;安抚士卒平民用来招致远方的人。如果将刘禅送到京城，东吴的人认为这是软禁流放，这对于劝他们归附之事实在不利。应当暂且留下刘禅，等待明年秋冬，到时东吴也完全可以平定了。可以封刘禅为扶风王，赐给他资财，派人服侍，让他享受。郡内有董卓坞作为他的宫室。封赐他的儿子为公侯，分郡中一县为食邑，用以显示归顺朝廷所获得的恩宠。设置广陵、城阳为王国，以待吴主孙休投降。那样，东吴就会畏惧威德，望风归顺了。”