赤壁以後の曹操は南を攻めることは控え、西の雍州・涼州にいる馬超ら豪族連合を攻め下して、河北・中原地域を完全に領有した。更に漢中にいた五斗米道の張魯を降伏させる。また朝廷における官位も上昇し、213年には魏公・216年には魏王となった。
これに対する劉備としては、曹操軍による漢中制圧は非常な重大事であり、この地を抑えられるとこの方面から北上することはほぼ不可能になる。そこで219年に劉備は自ら出兵して、これに従軍した黄忠や趙雲の奮闘もあり、守将・夏侯淵を討ち漢中を奪った。この地を獲った劉備は漢中王を名乗る。この称号はかつて劉邦が漢王を名乗ったことに倣ったものと思われる。
荊州の劉備領を守備していたのは関羽で、その頃の関羽は荊州北部の曹操領に対して猛烈な攻撃をかけていた。一時は曹操すらうろたえて遷都を考えたほどであった。そこで曹操は、孫権に長江南部の領有を認める条件で孫権と同盟を結び、孫権に劉備を攻撃させた。そして、関羽の隙を突いた孫権の部下の呂蒙・陸遜の策にはまり、関羽は孫権に捕らえられて処刑され、南郡・武陵・零陵は孫権の領有するところとなった。この戦いの結果、劉備たちと対立することが確定的となったために孫権は曹操に対して形式的ではあるが、臣従した。（孫権は部下の提言もあり、一時は劉備との対立をそらすため、関羽の首を曹操の元へ送ることで打倒曹操を掲げる計画を立てたが、逆に劉備の怒りを増大させることになり対立は深まった。）
220年に曹操が死去。後を継いだ曹丕は遂に献帝より禅譲を受けて皇帝となり、魏を建国する。これを聞いた劉備勢力は対抗して221年に皇帝に即位、漢の後継者と称した（蜀漢の創設）。
皇帝となった劉備だが、長年の部下である関羽と魏攻略の足がかりとなる荊州を失った怒りは激しく、孫権に対する復讐戦を企図し、反対する者を遠ざけて出兵に踏み切った。蜀漢軍は最初のうちは連戦連勝であったが、呉の陸遜の策にはまり、大敗（夷陵の戦い）。劉備は退却し白帝城で病死した。その後を劉禅が継ぎ、諸葛亮が丞相として蜀漢の内外政を一手に引き受けることになる。
蜀漢に大勝した呉は、長江南部の地域に確固とした基盤を築いたことから、魏に対して屈辱的な姿勢をとる必然性も無くなり、元号を光武と定め、独立色を明確にした。更に劉備亡き後の蜀漢と同盟し、再び魏に対抗するようになった。
その頃の魏の文帝・曹丕は外征はあまり積極的には行わず、内政面に意を砕き、新しく九品官人法を施行した。この法は南北朝時代末期まで適用されることとなる。文帝は226年に40歳で死去、曹叡が後を継いだ（帝号：「明帝」）。
蜀漢の諸葛亮は魏に対する北伐作戦を最終目標とし、そのための足場固めのために225年には南征を行い、2年後の227年に出師の表を奉り、北伐を決行した。この戦いは7年間・5度に及ぶが、諸葛亮は魏の曹真・張?・司馬懿らの前に侵攻を阻まれ、武都・陰平の二郡を獲得するにとどまった。234年の最後の北伐の最中、五丈原の陣中で諸葛亮は病に倒れ没した。その後の蜀漢は一旦は消極的な政策をとり、大規模な軍事侵攻作戦を実行しなかったが、姜維が軍権を握ると北伐を繰り返し国力を消耗した。
呉では229年に孫権が皇帝を名乗り、一時代に一人だけの名目だった皇帝が同時に三人並ぶことになった。230年に海を渡って夷州（いしゅう）と亶州（たんしゅう）に兵を出したという記録があり（夷州には辿り着いたが、亶州には辿り着けなかった）、これは台湾（夷州）と沖縄諸島（亶州）ではないかと考えられているが、日本ではないかとも考えられている。また交州にも出兵してこの地の独立勢力・士氏一族を滅ぼしてこの地を直轄化し、南海交易の利益を占めた。
諸葛亮の北伐を退けた司馬懿はその軍功と権力から周囲に警戒されるようになる。この時期に遼東には公孫氏勢力が独立していたが、呉と結んで魏に対抗するようなそぶりを見せたために魏の中央は司馬懿に対して討伐を命じ、これを滅ぼした。このことで魏は東の高句麗と国境を接するようになり、後の244年には武将・カン丘倹が高句麗首都を陥落させている。
司馬懿はこの軍功によりますます警戒され、皇族の曹爽とその取り巻きに権力を奪われ、閑職へと追いやられた。これに対して司馬懿は249年に息子の司馬師・司馬昭と共にクーデターを起こして曹爽一派を殺害し、権力を掌握した。完全に魏を牛耳った司馬懿だが、旧主の曹操に倣って簒奪は行わないまま251年に死去した。
その後の権力は司馬師に受け継がれ、司馬師が死ぬと司馬昭に受け継がれる。この間、カン丘倹の乱や諸葛誕の反乱などの司馬氏支配の魏中央政府への反乱が何度か起きるが、司馬氏に対する有効な打撃力とはなり得ず、鎮圧されていった。
その頃の蜀漢では宦官の黄皓が政治を乱し、皇帝の劉禅は遊び呆けていた。蜀漢を滅ぼす機会と見た司馬昭は鍾会・?艾らを派遣して、263年に蜀を滅ぼした。
司馬昭は265年に死去し、息子の司馬炎（武帝）が後を継ぐ。司馬炎は魏の曹奐からの禅譲を受けて、魏が滅び、西晋が建国された。その後、しばらくは内部を固めることに時間をかけたが、呉で孫皓が皇帝として立ち、暴政を行っていることを聞いた司馬炎は出兵し、280年に呉を滅ぼし、遂に統一を実現した。ここをもって三国時代は終わる。
統一後の武帝はまったく堕落し、女色に耽って政治を省みず、上級官僚の間では現実の政治を無視した清談が流行した。更に武帝は、地方分権を図り一族を地方の王として任命し、大きな権力を与えたため、死後には後継者恵帝が無能な為に后一族らと司馬一族による権力争い（八王の乱）が起こった。この乱で国力を消耗した晋は劉淵による漢（前趙）の建国とその侵攻によって西晋は崩壊（永嘉の乱）し、再び中国は分裂状態に逆戻りすることとなった。