曹操死後，曹丕嗣位為丞相、魏王，封司馬懿為河津亭侯，轉丞相長史。
這時有軍事情報說孫權正率大軍向西進發，曹丕與大臣們都認為東吳興兵，將攻取樊城、襄陽，而兩城積儲的穀物甚少，難以持久防禦。謀臣們認為應命令鎮守襄陽的大將曹仁在孫權兵到之前，棄城還宛。隻有司馬懿力勸勿棄二城，他說：“孫權新破關羽，此其欲自結之時也，必不敢為患。襄陽水陸之衝，禦寇要害，不可棄也。”他知道孫權老謀深算，不會使自己落到背腹受敵、兩麵夾擊的不利地位。既襲殺關羽，取恨劉備，必欲結好魏王以自重，使劉備不敢貿然興兵。在這種情勢下，孫吳決不會襲取襄、樊二城。二城具有軍事上的重要戰略地位，千萬不可放棄。可惜曹丕等執迷不悟，拒絕了他的正確意見，竟命曹仁棄二城。但孫權並未侵擾，曹丕後悔不迭。
神速擒孟達
太和元年（公元227年）六月，魏明帝下詔司馬懿駐軍於宛，加督荊豫二州諸軍事的職權。十二月，新城太守孟達謀反。司馬懿以迅雷不及掩耳之勢，神速出兵，討平孟達。
孟達原為劉備的宜都太守，因未救關羽，關羽覆敗後，劉備對他心懷怨恨。孟達懼怕被治罪，他又與劉備養子劉封不和，遂於延康元年（公元220年），率部曲四千餘家叛蜀降魏。魏王曹丕大喜，加拜散騎常侍，領新城太守，甚為寵信。曹丕死後，孟達“自以羈旅久在疆場，心不自安。諸葛亮聞之，陰欲誘達，數書招之。達與相報答。魏興太守申儀與達有隙，密表達與蜀潛通。”蜀相諸葛亮“欲促其事，乃遣郭模詐降，過（申）儀，因漏泄其謀。達聞謀泄，將舉兵。”孟達與諸葛亮秘密書信來往如此頻繁，加之諸葛亮為促使其反魏故意泄露消息，這就難以保住機密，遂被司馬懿所派的暗探偵察得知。司馬懿要孟達入朝，孟達懼怕不敢前往，於是決定反魏降蜀。
司馬懿斷定孟達必反，當機立斷，采取兩項措施。一是破壞孟達與蜀漢的關係，挑撥離間，拉攏安撫，穩定其心，拖延時間。二是火速出兵，前往討擊。司馬懿恐其速發，以書喻之曰：“將軍昔棄劉備，托身國家。國家委將軍以疆場之任，任將軍以圖蜀之事，可謂心貫白日。蜀人愚智，莫不切齒於將軍，諸葛亮欲相破，惟苦無路耳。模之所言非小事也，亮豈輕之，而令宣露，此殆易知耳。”司馬懿此計果然奏效，孟達得書大喜，認為司馬懿對他並不懷疑，因而猶豫不決，放慢了叛魏降蜀的速度。這就給司馬懿爭取了調兵遣將的必要時間。但諸將卻認為孟達與孫、劉雙方均有勾結，宜觀望而後動。司馬懿一概不聽，他說：“孟達無信義，其反無疑。隻是暫時尚猶疑，應當乘其未定而促決之。”於是倍道兼行，八日到其所據上庸城下。吳蜀各遣將救孟達，司馬懿派諸將分道拒之。
孟達未曾預料司馬懿會率軍神速到來。“初，達與亮書曰：‘宛去洛八百裏，卻吾一千二百裏。聞吾舉事，當表上天子，比相反複，一月間也。則吾誠已固，諸事足辦。則吾所在深險，司馬公必不自來，諸將來，吾無患矣。’”正當他盲目樂觀之時，司馬大軍已到，這不啻是自天而降，孟達驚惶失措，派人告知諸葛亮，驚歎道：“吾舉事八日，而兵至城下，何其神速也。”孟達膽氣已喪，又準備不足，司馬懿命大軍攻城，圍攻十三天後，城內支持不住。孟達外甥鄧賢、部將李輔等開門出降，孟達兵敗被殺。司馬懿俘獲萬餘人凱旋而歸宛。又乘申儀前來祝捷之機，將這位專威獨斷隨便“承製刻印，多所假授”的魏興太守抓起來，送於京師治罪。又將孟達餘眾七千人遷到幽州，作了妥善的安置，消除了威脅。
太和四年（公元230年），魏朝廷加司馬懿為大都督，假黃鉞。命他與曹真伐蜀，東西並進，直攻漢中。司馬懿自西城（今陝西安康西北），攻拔其新豐縣（今湖北省竹溪縣），遇雨班師而還。
持重抗諸葛