魏兵將襄平圍困了幾十天後，恰好到了秋季，陰雨連綿，一直下了三十多天。平地水深三尺，魏兵軍營紮在水中，士兵痛苦不堪；城中也因為幾十天陰雨，糧食吃完了，柴草也用光了，非常著急。這時，司馬懿令大兵後退二十裏，放城中的老百姓出城砍柴砍草、放牛牧馬。和司馬懿一道出征的陳群問司馬懿：“您當年攻上庸、捉孟達時，兵分八路，八天行軍一千多裏，十天之內破了上庸。現在，您帶領四萬軍馬，遠行四千裏，不和遼兵交戰，卻將軍營安在泥濘不堪的平地上，又放城中百姓砍取柴草，這樣，到什麼時候才能打敗公孫淵呢？”
司馬懿說：“用兵打仗，不能一成不變，策略一定要靈活。當年破孟達時，他兵少糧多，我兵多糧少，如果不速戰速決，就很難取勝；假如再讓諸葛亮發覺，發兵助戰，我就更難取勝了。而今天不一樣，我雖然行軍數千裏，但是我糧食豐富，而遼兵卻已經糧草斷絕，我正是一麵圍困，讓他心慌，一麵卻又放一條生路，讓他士兵、百姓逃走。時間一長，遼兵必定內亂，那時候我再乘機攻城，這樣，既不會造成多大傷亡，又不用多費力氣，一舉可破襄平，我何樂不為？你等著，十天之內，我便可攻破襄平城池！”陳群聽了司馬懿的分析，非常佩服。
又圍困了五六天，襄平城中糧食已經吃光，士兵們隻好殺牛宰馬充饑；老百姓已經餓死了不少人。有的軍官已經開始商量，要捉拿公孫淵，開門投降魏軍。公孫淵這時也慌了神，隻得準備投降，派相國王建、禦史大夫柳甫出城，到魏兵寨中，向司馬懿請求投降。王建、柳甫來到司馬懿帳中，說明來意，請司馬懿退兵二十裏，然後公孫淵開城門投降。司馬懿怒道：“公孫淵為什麼不自己來，派你倆來幹什麼？”傳令殺了王建、柳甫二人，不準投降。公孫淵在城中聽說司馬懿不準投降，急得六神無主，又派衛演再次出城，請司馬懿接受投降。衛演出了城，來到魏軍寨前，雙膝跪倒，用膝蓋當腳，跪著走到司馬懿大帳中說：“我主公孫淵明天先將兒子送來作人質，然後全城軍民出來投降！”司馬懿冷笑道：“一軍之主，對陣打仗，能打就打，打不贏就守，守不住就該早點逃走，逃不掉就該早點投降，不能打、不能守、不能逃、不能降就早點尋死，卻拿兒子來做人質！讓天下人笑話！你回去告訴公孫淵，立即出來投降，否則就早點自殺！”衛演被司馬懿一頓臭罵，嚇得連滾帶爬地跑回城中，向公孫淵報告。公孫淵無可奈何，和兒子公孫修秘密商量，決定連夜逃走。
夜半三更，公孫淵帶著兒子公孫修，選了一千人馬，偷偷地開了南門，往東南方逃跑，一連走了二十多裏，沒碰到魏軍。公孫淵正在慶幸自己就要脫險了，忽然聽得山頭上一聲炮響，火把齊舉，司馬懿率大兵衝出，擋住道路，左邊衝出司馬師，右邊衝出司馬昭，背後有先鋒胡遵，大將夏侯霸、夏侯威、張虎、樂綝領兵站出，公孫淵父子及一千人馬被困在當中，士兵們紛紛丟掉武器，下馬投降。公孫淵這時還抱著僥幸心理，和兒子公孫修跪地求饒，希望司馬懿能放一條生路。司馬懿喝令：“將公孫淵父子綁到馬前，先殺兒子，後殺父親，為天下反賊作個榜樣！”公孫淵眼看自己的兒子被一刀斬首，沒等人來殺，自己已經先昏死了過去。司馬懿殺了公孫淵父子，平定了遼東全境，大賞三軍，領兵返回洛陽。