建安十六年(211)，封爲五官中郎將、副丞相。
建安二十二年(217)，被立爲魏國太子，太祖死後，他繼位丞相、魏王。尊魏王后爲王太后。把建安二十五年改爲延康元年。
延康元年(220)二月十六日，魏王封大中大夫賈詡爲太尉，御使大夫華歆爲相國，大理王朗爲御使大夫。置散騎常侍、侍郎各四人，詔令太監職位不得超過，譙縣上空出現了黃龍，光祿大夫橋玄問太史令單說：“這是何吉兆？”單回答：“以後必有稱王的人在這裏誕生，不到五十年，還會有黃龍出現，天象經常和人事相應，這就是天人感應。”內黃殷登把這話默默記下來。四十五年後，殷登還健在。延康元年三月，黃龍又在譙縣再現，殷登聽到這個消息時說：“單的話，現在果然應驗了。”三月九日，魏王任前將軍夏侯爲大將軍。氵歲貊、扶余族的單于、焉耆、于闐族的首領均派使者送來貢品。四月十二日，饒安縣報告說出現野雞。二十五日，大將軍夏侯惇去世。五月三日，漢獻帝命令魏王追贈皇祖太尉曹嵩爲太王，夫人丁氏稱太王后，封魏王的兒子曹睿爲武德侯。此時，馮翊一帶的山賊鄭甘、王照率領部下投降，都被冊封爲列侯。酒泉人黃華、張掖人張進等都挾持本郡太守叛亂。金城太守蘇則討伐張進，張進被斬首。黃華投降。六月七日，魏王在東郊操練士兵，二十六日，開始南征。七月六日，魏王下令說：“黃帝軒轅特設明臺議政，堯帝放勳築室於道，聽取民言，都是爲了廣徵民意。文武百官，務必要盡到規諫的職責；出征將帥要陳述兵法；朝中大臣要深明治國之道，州牧郡守述說政事，縉紳考覈六藝；我要兼聽衆人的意見。”孫權派使者進獻禮物。蜀將孟達率部投降。武都氐王楊僕率族人來歸附，讓他居住在漢陽郡。七月二十日，大軍停駐在譙縣，魏王在城東設宴，犒賞六軍和譙縣的父老鄉親。八月，石邑縣報告說大羣鳳凰翔集。十月一日，魏王下令說：“衆將征戰討伐，士卒死亡還有沒有收殮的，我倍感哀痛；特此通告各郡國供給小棺材收殮，送到亡者家中，官府爲他們祭祀。”四月，魏王來到曲蠡。漢獻帝因人心歸屬於魏，便召集文武百官，在漢高祖廟祭告。派御使大夫張音拿着符節、捧着玉璽把皇位禪讓給魏王。在策命書中寫道：“諮爾魏王：天命無常，只歸有德之人。漢朝國運衰微，世道處於無序狀態，皇位傳到我身上，天下大亂，瀕於顛覆崩潰。幸虧魏武王神明英武，拯救危難，使華夏清平，保護我祖宗廟宇平安，全國百姓都得感激武王的厚賜。如今您繼承先王的事業，弘揚崇高的品德，完備文武大業，發揚光大您父親的宏偉業績。皇天有靈，輔助我認清我的使命，恭敬地把皇位讓給您。您應恭敬地接受大禮，享有萬國，以順承天命。”於是在繁陽修築拜天的祭壇。二十八日，魏王登上祭壇，接受了皇位的禪讓，文武官都在兩旁陪拜。事後，魏王下壇，參加完燃火祭天地的大禮後返回。把年號延康改爲黃初，並大赦天下。
黃初元年(220)十一月一日，尊漢獻帝爲山陽公，把河內郡山陽邑一萬戶作爲他的封地，使用漢朝的歷法年號，可以用天子的禮儀祭天，上奏不用稱臣，朝廷在太廟舉行祭祀典禮時，可分享祭品；又封山陽公的四個兒子爲列侯。魏文帝追贈皇祖爲太王，父武王爲武皇帝，尊王太后爲皇太后。賞賜每個男子一等爵位，爲父後者及孝悌力田每人賞給二等爵位。把漢朝的衆位諸侯王封爲崇德侯，列侯封爲關中侯。把潁陰的繁陽亭改爲繁昌縣，增封爵位各有不同。把相國改稱司徒，御史大夫改稱司空，奉常改稱太常，郎中令改稱光祿勳，大理改稱廷尉，大農改稱大司農。郡國縣邑，也有許多改動。還把原魏國的玉璽授給匈奴南單于呼廚泉，另賞賜他青蓋車、乘輿、寶劍、玉。十二月，開始營修洛陽宮。八月，駕臨洛陽。這年，長水校尉戴陵規勸不應該常常打獵，文帝大怒；戴陵被判減死罪一等。
黃初二年(221)正月，在郊外祭祀天地和祖先。三日，圍獵到了原陵，派使者備牛、羊、豬三牲之禮祭祀漢世祖光武帝劉秀。四月，在東郊舉行祭日神之禮。又詔令各郡國：凡是人口滿十萬，每年推舉孝廉一人；其中有優秀卓越之人，不受人口限制。十日，離析三公戶邑，三公的兒子及弟弟各擇一人封爲列侯。十一日，免除潁川郡一年的田租。把許縣改稱許昌縣。把魏郡分成兩部分，東部稱陽平郡，西部稱廣平郡。魏文帝頒佈詔令：“從前孔子有聖人的才能、帝王的本領，卻身處衰微的周朝末年，沒有接受天命的運數，只得在魯衛兩國、洙泗二水一帶，以仁德教導人們；雖每日奔波忙碌，但委屈自己以保存古代聖王的思想，抑損自己以拯救衆生。當時天子和諸侯王最終沒有重用他，他只得隱居，考證了黃帝、唐、虞、夏、殷五個朝代的禮制，撰寫遠古帝王的紀事，根據魯史而寫成《春秋》，參照太師的音樂而訂正雅》、《頌》，千百年來，人們把他的着作視爲經典，他可以稱得上萬世師表啊！如今天下大亂，禮儀荒弛，昔日的廟宇，都因長久不修而毀壞，對孔氏家族的封爵也廢止了，他的故鄉闕里再也聽不到講禮頌詩的聲音，四時看不到祭拜的情形，這難道是那些要崇尚禮德、獎勵功業、功德不朽的百代帝王要祭祀的人的樣子嗎？特封議郎孔羨爲宗聖侯，享食邑百戶，侍奉孔子的祀廟。”詔令魯郡把舊時的廟宇重新修建，置一百戶官兵守衛，又在外圍建造許多房屋，讓志學之士匯聚於此。三月，文帝加封遼東太守公孫恭爲車騎將軍。恢復使用五銖錢。四月，車騎將軍曹仁升任大將軍。五月，鄭甘再次叛亂，文帝派曹仁征討並把他斬首。六月一日，文帝夫人甄氏去世。二十九日，出現了日蝕，官吏奏請免去太尉之職，文帝下詔說：“天有不祥之兆，是對元首的譴責，現在卻歸罪大臣，難道是大禹、商湯歸罪於自己的道理嗎？特令文武百官小心虔誠地各盡其職，以後凡屬自然災害，不要再彈劾三公。”八月，孫權派使節送來奏章，並送回于禁等人。十九日，文帝派太常邢貞爲特使，拿着符節去江東，封孫權爲大將軍、吳王，賞賜九錫。十月，任命楊彪爲光祿大夫。因爲穀物價貴，停止使用五銖錢。十二日，改任大將軍曹仁爲大司馬。十二月，往東方巡視。這一年修築陵雲臺。