当时秋雨连绵，一个月都没有停，平地积水有三尺深，运粮船从辽河口一直驶到襄平城下。魏兵都泡在水中，连站坐都不安稳。左都督裴景进帐报告说：“雨水不停，营中泥泞不堪，军队无法停留，请将营地转移到前面的山上。”司马懿愤怒地说：“捉拿公孙渊就在这几天了，怎么能移营？如果再有敢说移营的人，斩首！”裴景唯唯诺诺地退了出去。
过了一会儿，右都督仇连又来报告说：“军士们被水困扰得很苦，恳请太尉将营地移到高处。”司马懿大怒道：“我的军令已经下达，你怎么敢故意违抗！”当即命令将仇连推出去斩首，并将首级悬挂在辕门外示众，于是军心为之震慑。
司马懿下令南寨的人马暂时后退二十里，放任城内的军民出城砍柴、放牧牛马。司马陈群问道：“以前太尉攻打上庸的时候，兵分八路，八天就赶到城下，于是生擒了孟达，立下大功。如今您带领四万兵马，从数千里外赶来，却不命令攻打城池，反而让军队长期驻扎在泥泞之中，还放任贼军出城砍柴放牧。我实在不明白太尉的用意是什么？”
司马懿笑着说：“你不了解兵法吗？以前孟达粮草多而兵力少，我们粮草少而兵力多，所以不能不速战。出其不意地突然进攻，才能取胜。如今辽兵多，我们兵少，贼军饥饿而我们粮草充足，何必费力强攻呢？正应当放任他们自行逃跑，然后趁机攻击。我现在放开一条路，不阻止他们砍柴放牧，就是要让他们自己逃跑。”陈群听后，对司马懿的谋略十分拜服。
于是，司马懿派人前往洛阳催运粮草。魏主曹睿上朝时，群臣都上奏说：“近日秋雨连绵，一个月都没停，人马疲惫不堪，可以召回司马懿，暂且罢兵。”曹睿说：“司马太尉善于用兵，能够临危应变，有很多良谋，捉拿公孙渊指日可待。你们何必担忧呢？”于是没有听从群臣的劝谏，派人将粮草运送到司马懿的军营前。
司马懿在营寨中，又过了几天，雨停天晴。当晚，司马懿走出帐外，仰观天文，忽然看见一颗星星，大如斗，流光有几丈长，从首山的东北方向，坠落在襄平的东南方向。各营的将士们见了，无不惊骇。
司马懿见了却大喜，对众将说：“五天之后，在星星坠落的地方必定能斩杀公孙渊。明天可以全力攻城。”
众将领命，第二天清晨，就带兵从四面将襄平城围住，他们修筑土山，挖掘地道，架起炮架，安装云梯，日夜不停地攻打，箭像急雨一样射入城中。
公孙渊在城中粮草耗尽，军民们只好宰杀牛马为食。众人心中怨恨，都没有了坚守的心思，甚至有人想斩杀公孙渊，献城归降。公孙渊听说后，十分惊恐忧虑，急忙命令相国王建、御史大夫柳甫前往魏营请降。
两人从城上用绳子吊下来，向司马懿报告说：“请太尉后退二十里，我们君臣会亲自来投降。”司马懿大怒道：“公孙渊为什么不亲自来？实在是无理！”呵斥武士将两人推出去斩首，并将首级交给随从。
随从回去报告，公孙渊大惊失色，又派侍中卫演来到魏营。司马懿升帐，众将分列两边站立。卫演跪着前行，跪在帐下，禀告说：“希望太尉平息雷霆之怒。我们会在指定的日期先送世子公孙修作为人质，然后君臣自缚来降。”
司马懿说：“军事上的大事有五种情况：能战就战，不能战就守，不能守就逃，不能逃就降，不能降就死罢了！何必送儿子来做人质呢？”呵斥卫演回去向公孙渊报告。卫演抱头鼠窜地回去，将情况告诉了公孙渊。
公孙渊大惊，于是与儿子公孙修秘密商议妥当，挑选了一千人马，在当夜二更时分，打开南门，往东南方向逃走。公孙渊见一路上没有遇到阻拦，心中暗自高兴。
可还没走十里，忽然听到山上一声炮响，鼓角齐鸣，一支军队拦住了去路，中央正是司马懿，左边是司马师，右边是司马昭，二人大声喊道：“反贼休走！”公孙渊大惊，急忙拨转马头想寻找其他出路。
这时，胡遵的军队已经赶到，左边有夏侯霸、夏侯威，右边有张虎、乐綝，将公孙渊父子四人围得像铁桶一般。公孙渊父子无奈，只得下马投降。
司马懿骑在马上，对众将说：“我前夜丙寅日，看见大星落在此处，今夜壬申日就应验了。”众将纷纷称贺道：“太尉真是神机妙算啊！”
司马懿传令将公孙渊父子斩首，公孙渊父子就在对面被处死。随后，司马懿率领军队前往襄平，还没到城下时，胡遵已经带兵入城。城中的百姓焚香拜迎，魏兵全部进城。
司马懿坐在衙门里，将公孙渊的宗族以及参与谋反的官僚等人全部斩杀，共计七十多颗首级。他还出榜安民。有人告诉司马懿：“贾范、伦直苦苦劝谏公孙渊不可反叛，却都被公孙渊所杀。”司马懿于是为他们封墓，并厚待他们的子孙。
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