司馬炎爲曹魏權臣司馬昭的長子，曾出任中撫軍，但是司馬昭卻有意讓幼子司馬攸繼承王位，但在衆臣的反對之下，司馬炎於265年被封爲晉王太子，同年八月，司馬昭因中風猝死，享年55歲。
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司馬炎繼承父親的相國職位和晉王爵位，司馬炎繼承相國、晉王位，掌握全國軍政大權，經過精心準備，同年12月，仿效曹丕代漢的故事，爲自己登基做準備。
在司馬炎接任相國後，就有一些人受司馬炎指使勸說魏帝曹奐早點讓位，不久，曹奐下詔書說：“晉王，你家世代輔佐皇帝，功勳高過上天，四海蒙受司馬家族的恩澤，上天要我把皇帝之位讓給你，請順應天命，不要推辭!”
司馬炎卻假意多次推讓，司馬炎的心腹太尉何曾、衛將軍賈充等人，帶領滿朝文武官員再三勸諫，司馬炎多次推讓後，才接受魏帝曹奐禪讓，封曹奐爲陳留王。
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司馬炎於公元265年，登上帝位，國號大晉，史稱爲西晉，改元爲泰始，晉王司馬炎成了晉武帝，歷史有驚人的相似之處，大魏王朝從曹丕讓漢帝禪位稱帝，傳了45年，到此結束。
司馬炎也同樣讓魏帝以禪讓的手段獲取了帝位，曹魏遂亡，但這時的司馬炎心裏並不輕鬆，他很清楚，雖然他登上王位寶座，但危機仍然存在。
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公元266年(泰始二年)，立妃楊豔爲皇后;公元267年(泰始三年)，立次子司馬衷爲皇太子;公元268年(泰始四年)，司馬炎的母親皇太后王元姬去世，葬於崇陽陵。
公元275年(咸寧元年)，追尊宣帝司馬懿，廟號爲高祖，景帝司馬師爲世宗，文帝司馬昭爲太祖。
