建安十八年（213年），曹操起兵號稱四十萬，親自南征孫權。次年正月，曹軍進至濡須口（今安徽巢縣東南），攻破孫權設在江北的營寨，生擒其將公孫陽。孫權親率軍七萬，前至濡須口抵禦曹軍。兩軍相持月餘，曹操的水軍作戰失利。由於春雨瓢潑、江水上漲，曹操見難以取勝，遂撤軍北還。
同年五月，復《禹貢》九州。漢獻帝冊封曹操爲魏公，加九錫、建魏國，定國都於鄴城。魏國擁有冀州十郡之地，置丞相、太尉、大將軍等百官。
建安二十一年（216年）四月，漢獻帝冊封曹操爲魏王，邑三萬戶，位在諸侯王上，奏事不稱臣，受詔不拜，以天子旒冕、車服、旌旗、禮樂郊祀天地，出入得稱警蹕，宗廟、祖、臘皆如漢制，國都鄴城。王子皆爲列侯。他名義上還爲漢臣，實際上已是皇帝。
建安二十二年（217年）冬十月，漢獻帝又賜予曹操王冕十有二旒，乘金根車，駕六馬，設五時副車，曹操以五官中郎將曹丕爲魏太子。 [38]
相爭漢中
建安二十年（215年）三月，曹操見劉備已取得益州，而漢中是益州門戶，“若無漢中，則無蜀矣”，劉備必然要攻取漢中。於是曹操搶先一步，率十萬大軍親征漢中張魯。五月，攻克河池，斬氐王竇茂 [39]；七月，曹操大軍進至陽平關（今陝西勉縣西北）。張魯聽說陽平關失守、逃往巴中。曹操進軍南鄭，盡得張魯府庫珍寶。十一月，張魯出降曹操，漢中遂爲曹操所有。
建安二十二年（217年）春，曹操再次南征，率軍猛攻濡須口，擊敗孫權，孫權派都尉徐詳求降 [40]，曹操同意，並允諾重新結爲姻親。 [41]
曹操主力退出漢中後，劉備向漢中發動進攻。建安二十三年（218年），劉備親率大軍進至陽平關，夏侯淵等人與劉備夾關對峙，曹軍多次擊退劉備軍猛烈攻勢 [42]。七月，曹操親率大軍趕往關中，坐鎮長安，以便隨時指揮漢中戰局。同時，邊塞硝煙再起，曹操命曹彰、田豫北征，大破烏桓鮮卑聯軍。 [43]
建安二十四年（219年）正月，劉備自陽平關南渡沔水（今漢水），依山而進，駐軍於定軍山（今陝西勉縣東南），夏侯淵出兵與劉備爭奪地勢，被黃忠斬殺，曹軍大敗。之後，曹操親率大軍來奪漢中，但是劉備堅壁不出，曹軍與劉備軍相距數月，無利，遂放棄漢中。 [44]
襄樊會戰
建安二十四年（219年）七月，曹操剛剛從漢中撤出，劉備大將關羽就從荊州向他的東南防線襄、樊一帶發動了進攻。曹操聞知，立刻派大將於禁率兵往救樊城。八月，關羽在洪水氾濫時（正史中，關羽並未決堤） [45-47]，乘大船進攻，擒于禁，斬龐德，乘勢進軍，將樊城圍住。時樊城曹軍只有數千人，城被水淹，水面離城樓僅有數尺，曹仁率軍死守。曹操又派徐晃領兵去救樊城。十月，曹操從關中趕到洛陽，親自指揮救援樊城。
孫權因關羽處其上游，不願意讓關羽勢力發展，且他早有攻取荊州之心，於是聯結曹操，準備以大將呂蒙偷襲荊州要地江陵。曹操接到書信後，將這一消息通知曹仁，命他繼續堅守，自己進至摩陂（今郟縣東南），臨近指揮，又派兵十二營增援徐晃，命他反擊關羽。經過惡戰，關羽敗走。不久，呂蒙偷襲江陵得手。關羽撤往益州，路上被孫權軍擒殺，孫權將關羽的首級送到洛陽，曹操以諸侯之禮安葬之，襄樊戰役結束。 [48]
曹操在孫權擒殺關羽、取得荊州後，表孫權爲驃騎將軍、荊州牧。孫權遣使入貢，向曹操稱臣，並勸曹操取代漢朝自稱大魏皇帝。曹操將孫權來書遍示內外羣臣，說：“是兒欲踞吾著爐火上耶！”曹操手下羣臣乘機向曹操勸進。 [49]曹操自己還不想廢獻帝自立，他說：“若天命在吾，吾爲周文王矣。” [50]
建安二十五年（220年）正月，曹操還軍洛陽。當月，病逝在洛陽，終年六十六歲，諡曰武王。 [51]他臨死前留下《遺令》。 根據曹操的遺囑，他於二月廿一丁卯日（4月11日）被安葬於鄴城西郊的高陵。 [52]
十月，魏王曹丕取代漢朝，自立爲皇帝，國號魏，追尊曹操爲武皇帝，廟號太祖。
爲政舉措編輯
黃淮流域在東漢末年的軍閥混戰中社會經濟遭到空前的破壞，百姓遭屠，土地荒蕪，倖存者被迫離鄉背井，流落他方。可謂“名都空而不居，百里絕而無民者，不可勝數” [53]，“白骨露於野，千里無雞鳴” [54]。面對這種悲慘景象，曹操在世時實行了一系列政策來恢復經濟，穩定局面。從曹操在政治、軍事、經濟各方面的表現來看如推行屯田，興修水利，實行鹽鐵官賣制度，對社會經濟的恢復和經濟的整頓起了積極作用。 [55]
政治
懲辦豪強
曹操開始走上仕途就試圖用比較嚴格的法律改變當時權豪橫行的情況。由於禍在中央，曹無法施展自己的意圖。到他自己掌握政權以後，才得全面推行抑制豪強的法治政策。他說：“夫刑，百姓之命也”；“撥亂之政，以刑爲先”。他起用王修、司馬芝、楊沛、呂虔、滿寵、賈逵等地方官吏，抑制不法豪強。如果把袁紹和曹操在冀州先後推行的治術加以比較，就可以看出兩種不同的情況：“漢末政失於寬，紹以寬濟寬，故不攝”。在袁紹的寬縱政策下，“使豪強擅恣、親戚兼併，下民貧弱，代出租賦，炫鬻家財，不足應命”。這樣，自然不能使“百姓親附，甲兵強盛”。所以袁紹雖地較大、兵較多、糧較足，終爲曹所敗。曹得冀州後，立即“重豪強兼併之法”，因而收到了能使“百姓喜悅”的效果。司馬光說曹“化亂爲治”，並非無據。
穩定局面
漢獻帝被西涼軍爭奪，各州郡牧守都在擁兵自強，斷絕納貢。整個中國的局面是羣雄割據，軍閥混戰。漢獻帝小朝廷，遠遠沒有控制政治局勢的能力，在這危難之際，曹操挾持窮途末路的皇帝，遷都許縣，以武力削平北方羣雄，力圖進而統一中國，起到了穩定東漢朝政局面的作用。 [56]
唯纔是舉
漢時期選拔官吏，被選用人既要有仁義孝悌等方面封建道德品質，也要有高貴的家世出身。
曹操用人不重虛譽，他選用官員要“明達法理”，能行法治。用崔琰、毛玠掌管選舉，“其所舉用，皆清正之士，雖於時有盛名而行不由本者，終莫得進。務以儉率人，由是天下之士莫不以廉節自勵，雖貴寵之臣，輿服不敢過度”。社會風氣有所好轉。 [57]