冬十一月，评定讨伐公孙渊的战功，太尉司马懿和以下的将领增加封邑、封以爵位，各有差别。当初，明帝决定派遣司马懿讨伐公孙渊，调发兵力四万人。参加商议此事的大臣都认为“四万人太多，从事运输的民工和军事费用都难以得到充足的保证”。明帝说：“跋涉四千里远征，虽然说可以运用计谋，也应当凭借实力，不要过分计较人力和经费问题。”于是调集四万大军前往。司马懿一到辽东，就碰上连降大雨，不能及时发起进攻；朝臣中又有人认为“公孙渊一下子不能打败，最好下诏让司马懿撤回大军”。明帝说：“司马懿能够在面临危险时控制局势，擒杀公孙渊是指日可待的事。”结果都不出他所料。

十一月二十四日壬午，以司空卫臻为司徒、司隶校尉崔林为司空。闰十一月二十六日癸丑，月亮接触心宿中央的大星。

十二月初八日乙丑，明帝生病病势沉重。这月二十四日辛巳，立皇后郭氏。赐天下男子，每人爵位二级；鳏寡孤独，赐给粮食。任命燕王曹宇为大将军；二十七日甲申又将他免职，让武卫将军曹爽代替他的职务。

起初，青龙三年（公元 235）间，寿春县有个农民的妻子自称是天上的神仙下凡，受命投生做一个名叫登的人的女儿，她将要照顾保护皇帝的家族，为他们消灾降福。她常常用神水给病人饮用，又用神水给病人清洗毒疮，很多人都被治好了。于是明帝在后宫特别为她修了住房，又下诏称赞表扬，很受优待。到了明帝生了重病，饮了她的神水却毫无效验，明帝一气之下下令把她处死。

景初三年（公元 239）春正月初一日丁亥，太尉司马懿率军回到河内郡；明帝用官方驿站的快马急召他赶到皇宫，引进自己的卧室，拉着他的手说：“朕病得厉害！把身后的事情托付给您。您要与曹爽一同辅佐朕的小儿子。朕还能见到您，就没有遗憾了！”司马懿叩头流泪不止。当天，明帝在洛阳皇宫的嘉福殿去世。终年三十六岁。

这一月二十七日癸丑，把明帝安葬在高平陵。

评论说：明帝沉着刚毅，有决断，有见识，按照自己的想法处理政事，算是具有统治者的大气魄了。然而当时百姓穷困，天下三分；他不先考虑继承祖父开创的事业，拓展更加宏伟的基础，却急急忙忙去仿效秦始皇、汉武帝，大规模建造宫殿馆舍；从远大的计划和目标来衡量，他这种举动也未免太快了一点吧！