早在建衡元年、晉武帝泰始五年（269年）二月，晉武帝司馬炎就有了滅吳的志向。十一日，他除任命大將軍衛瓘、司馬分鎮臨淄、下邳，加強對孫吳的軍事布置外，又特地調任羊祜為荊州諸軍都督。當時，西晉和孫吳各有一個荊州，形成南北對峙局面。
天紀二年（278年），太傅羊祜向晉武帝當面陳述伐吳的計劃，晉武帝非常贊賞。
天紀三年（279年）四月，孫皓每次宴會群臣都要把大臣們灌醉。他設置了黃門郎10人，專門負責搜集大臣們的過失。每次宴會結束以後，這10個人就向孫皓匯報大臣們的過失，凡是大臣中有抵觸的、說了錯話的，都向孫皓舉報，嚴重的被判刑、處死，輕的也要當作罪狀記錄下來；有的被剝下臉上的皮，有的被挖去眼楮，因此朝廷上下人心相離，沒有人肯為孫皓盡力。
西晉名將、益州刺史王濬（濬通浚）上書請求速伐東吳，王濬對晉武帝司馬炎說︰「孫（皓）荒婬，凶暴反常，應當迅速地征討他。如果一旦孫（皓）死了，吳國又立了一個賢明的君王，那麼就成為我們的強敵了。我造船已經7年，每天都有船因腐爛而毀壞；我年已70，離死亡沒有幾天了。」實際上，此時王濬的年齡已有73歲，他仍然堅決要求率軍伐吳，可見其人老志不老。晉武帝于是下定決心伐吳。
十一月，晉朝大舉出兵討伐吳，派遣鎮軍將軍、瑯邪王司馬從涂中（今安徽滁州）出兵，安將軍王渾從江西出兵，建威將軍王戎出武昌，平南將軍胡奮出夏口（今湖北省武漢市），鎮南大將軍杜預出江陵，龍驤將軍王浚和巴東監軍魯國人唐彬從巴、蜀進軍，東西合計共有20余萬人。任命賈充為使持節、假黃、大都督，任命冠軍將軍楊濟協助賈充，作賈充的副手。賈充堅持陳述伐吳不利，而且自稱已經衰老，不能擔當元師的重任。晉武帝下詔說︰「你如果不去，那麼我就親自出征。」賈充不得已，于是接受了符節與斧，率領中軍向南駐扎在襄陽，負責各部隊的部署、調度與節制。
晉武帝太康元年（280年），也即孫皓天紀四年，孫權開創的東吳王朝，進入了最後階段。這年二月，王濬、唐彬打敗了丹陽監盛紀。
早在孫皓鳳皇元年、晉武帝泰始八年（272年），晉武帝司馬炎就命令王浚解散屯田軍，大量建造戰船。大戰船船身長度為120步，能容納2千余人，用木頭造成樓，築起望敵軍的高台，四面開出可以進出的門，船上可以騎著馬往來奔跑。
當時造般砍削下的木片，遮蓋了江面，順江水而下，吳國建平太守、吳郡人吾彥，拿著順江流而下的木片稟報孫皓說︰「晉國必然有攻吳的計劃，應當增加建平的兵力，以堵住要害地區。」孫皓不听，吾彥就用鐵鎖鏈橫攔江面，還打造了一丈多長的大鐵錐，暗中放進江里，用以阻止晉船東下。
王濬造了幾十個大木筏，每一個木筏，長、寬都有100余步。王濬讓人扎了許多草人，草人披鎧甲，拿兵器，放在大木筏上，讓水性好的人與木筏走在前面，遇到鐵錐，鐵錐就扎到木筏上，被木筏帶走了。王濬又造了許多大火把，火把長十幾丈，有幾十圍粗，用麻油澆在火把上，把火把放在船的前面，遇到鐵鎖就點燃火把，一會兒功夫，鐵鎖就被火把燒得融化而斷開，于是戰船就無所阻擋。十八日，晉武帝下詔書說︰「王濬、唐彬已經平定了巴丘，再與胡奮、王戎一同平定夏口、武昌，順長江長驅直入，直到秣陵。
孫皓听說晉將王渾領兵南下，就派丞相張悌，督率丹陽太守沈瑩、護軍孫震、副軍師諸葛靚率領部眾3萬人渡過長江迎戰。
這時候，王浚從武昌順著長江直接向建業進逼。孫皓派遣游擊將軍張象率領舟師1萬人抵抗。張象的部下望見王浚的旌旗就投降了。這時候，江中滿滿的全都是身披鎧甲的王浚的士兵，旌旗映照著天空，威猛的氣勢極其盛大。正是︰「旌旗器甲，屬天滿江，威勢甚盛，莫不破膽」(《晉書-王濬傳》)，吳國人異常恐懼。
孫皓的寵臣岑昏，由于陰險狡詐、諂媚逢迎而爬上了九卿的地位。他喜好大興工程勞役，使眾人深受困苦與禍患。等晉兵就要到達的時候，宮中親近的幾百名隨從官吏向孫皓叩頭請求說︰「北方的敵軍一天一天地逼近了，而我們的士兵卻不拿起武器抵抗，陛下您打算怎麼辦呢？」孫皓問︰「是什麼原因？」眾人回答說︰「正是由于岑昏的緣故。」孫皓只說了一句︰「要是這樣，就拿這個奴才去向老百姓謝罪吧！」眾人答應「是！」從地上爬起來就去抓岑昏，等到孫皓後悔，不斷地派人去追趕制止，群臣已以「今日之禍，皆岑昏之罪」，將他碎尸萬段。
這時，王渾、王浚以及瑯邪王司馬都已逼近建業附近。吳國司徒何植、建威將軍孫晏都把印璽、符節送到王渾那里投降了。孫皓為了活命，采用光祿勛薛瑩、中書令胡沖等人的計謀，分別派遣使者向王渾、王浚、司馬奉上書信請求投降。孫皓又給大臣們一封信，在信中深深地譴責了自己的罪過，還說︰「當前，大晉平治四海，這正是杰出優秀的人材發揮、施展其氣節操守的時期，不要因為改朝換代就因此喪失了志向。」孫皓的使者先把印璽送到瑯邪王司馬那里。
三月十五日，王浚的舟師經過三山磯（今南京西南），8萬士兵乘著相連百里的戰船，擂鼓吶喊進入石頭城（今南京）。
孫皓仿效劉禪的做法︰備亡國之禮，素車白馬，肉袒面縛（兩手反綁），餃璧牽羊，大夫衰服，士輿櫬（把棺材裝在車上），率領太子孫瑾等21人來到王濬營門。王濬親解其縛，接受寶璧，焚燒棺櫬。並派人將孫皓送到晉都。
據《晉陽秋》記載︰「濬收其圖籍，領州四，郡四十三，縣三百一十三，戶五十二萬三千，吏三萬二千，兵二十三萬，男女口二百三十萬，米谷二百八十萬斛，舟船五千餘艘，後宮五千餘人。」殘存的文武百官，也出城投降。至此，東吳政權滅亡。三國時代也就此結束。
這里的《晉陽秋》實際上是應該是《晉春秋》，因當年作者孫盛（著名的東晉史學家），為避諱東晉元帝司馬睿妃鄭阿春，所改。
晉朝廷听到吳已平定的消息，大臣們都去慶賀，為晉武帝祝壽。晉武帝手持酒杯流淚說︰「這是太傅羊祜的功勞。」票騎將軍孫秀沒有和大家一起慶賀，他面朝南方流淚說︰「從前，先主孫策剛滿20歲，以一個校尉的身份創下了基業，如今後主把整個江南之地都拋棄了，宗廟陵墓從此將成為廢墟，悠悠青天啊，這究竟是誰造成的啊！」孫秀是早年流亡到晉的東吳宗室。
太康元年（280年）四月二十八日，晉武帝司馬炎下詔，賜予孫皓爵位歸命侯。29日，大赦天下，改年號為太康。晉武帝派使者犒賞王濬的部隊，聚餐飲酒5天。瑯邪王司馬派使者送孫及他的宗族去洛陽。