孫權又遣部将朱然率兵二萬圍攻江夏郡。
荊州刺史胡質指揮魏軍抗擊，吳軍出師不利退回。
在這之前，孫權曾派特使走海路到高句骊進行聯絡，圖謀南北夾攻遼東。
明帝聞知，便派幽州刺史毋丘儉率本部兵馬以及歸順的鮮卑、烏丸部族軍隊開到遼東南地區，又傳诏給遼東太守大司馬樂浪公公孫淵，命他督師與毋丘儉配合，以擊破孫權和高句骊的聯合進攻。
不料公孫淵率部反叛，毋丘儉隻得進軍平叛。
适逢大雨連綿十日不停，遼河水大漲，軍事行動難以展開。
明帝便傳令毋丘儉引軍退到右北平郡一帶修整。
烏丸單于寇婁敦、遼西烏丸都督王護留等也帶領部屬随毋丘儉退到内地。
十四日，朝廷發布通告，宣布遼東的軍隊将領、地方官吏及士民百姓凡受公孫淵脅迫而不能向朝廷投降者，朝廷均寬大赦免其罪。
二十六日，太白星白日出現。
公孫淵自從毋丘儉退兵後，遂自封為燕王，設置小朝廷，并稱這年為紹漢元年。
為從海上出兵配合讨伐公孫淵的軍事行動，明帝诏令青、兖、幽、冀四州大量建造海船。
九月，冀、兖、徐、豫四州發生水災，明帝派侍禦史為特使巡視災區，對于洪水中幸存的災民以及由于水災失去财産無法生活的難民，特使所到之處皆開倉放糧加以赈濟。
九月十六日，皇後毛氏患病身亡。
十月十三日，月犯熒惑(火星)。
十九日，為毛皇後舉行葬禮并安葬在愍陵。
二十一日，在京都洛陽南郊委粟山營造圜丘專用于祭祀皇天。
十二月十九日完工，舉行祭祀大禮。
十二月二十四日，從襄陽郡分出臨沮、宜城、旌陽、己阝四縣，另設襄陽南部都尉管轄其軍政事務。
二十六日，朝中掌管典禮的官員奏請在京都為明帝生母文昭皇後建立祀廟。
朝廷從襄陽郡中分出若阝葉縣劃歸義陽郡。
景初二年(238)正月，明帝下诏命太尉司馬懿統率大軍征讨割據遼東的叛将公孫淵。
二月十一日，提升大中大夫韓暨為司徒。
二十一日，月犯心距星，又犯心中央大星。
四月九日，司徒韓暨死。
十一日，朝廷劃出沛國的蕭、相、竹邑、符離、蕲、钅至、龍亢、山桑、氵交、虹等十縣設汝陰郡。
宋縣和原屬陳郡的苦縣劃歸谯郡，以沛、杼秋、公丘、彭城豐國、廣戚五縣合成沛王國。
十九日，實行大赦。
五月十五日，月再犯心距星，繼而再犯中央大星。
六月，撤銷漁陽的狐奴縣，恢複其安樂縣的名稱。
八月，燒當羌王芒中、注詣等人率部反叛，涼州刺史指揮諸郡兵馬征讨，大獲全勝，并斬殺了注詣。
二十四日，彗星在張宿出現。
九月七日，太尉司馬懿揮師将公孫淵包圍在襄平，全殲叛軍，公孫淵的首級被砍下送到洛陽示衆。
遼東叛亂被平息，諸郡重新歸屬于朝廷。
十一月，朝廷評論讨伐公孫淵中将士們的功勞，自太尉司馬懿以下立功者增邑封爵各有等級。
當初朝中商議派出司馬懿統兵讨伐公孫淵時，準備以四萬兵馬出征。
群臣都以為出動四萬兵馬過多，軍費開支及後勤糧草都難以維持。
明帝堅持說：“漫長四千裡的軍事征伐，雖說可以出其不意以奇制勝，但畢竟還是要以強大的軍事實力為後盾。
如此大規模的戰事出兵四萬并不為多，不應過于計較軍費開支的多少。
”于是仍以四萬大軍出征遼東。
待司馬懿率師抵達遼東後，又趕上大雨連綿，無法展開對公孫淵的攻勢。
朝中群臣又議論說魏軍不一定能最後打敗公孫淵，應該傳令讓司馬懿退兵。
明帝不為這些議論所動，告誡群臣說：“司馬太尉統兵善于随機應變，有勇有謀，我相信用不了多時我一定能夠活捉公孫淵。
”後來果真如此。
九月二十四日，任命司空衛臻為司徒，司隸校尉崔林為司空。
閏月，月犯心中央大星。
十二月八日，明帝病。
二十四日，冊立皇後，賜天下男子各進爵二級，鳏寡孤獨無靠者由官府賜給糧食。
又下诏任命燕王曹宇為大将軍。
二十七日，免去曹宇大将軍之職，另以武衛将軍曹爽代替。
當初在青龍三年(235)，壽春某農夫之妻自稱是天神所派，應安置在皇宮中，為帝王驅災避邪，納福增壽。
她取水給犯病的人喝，飲者多能治愈，用水給人清洗瘡口，也能收到明顯的效果。
明帝很驚異，于是專門為她在後宮修建了住處，又下诏書褒揚她的才能，很是寵愛了一陣子。
等到明帝病重，飲她的神水卻不見效果，明帝一怒之下令人将她殺掉。
景初三年(239)正月初一，太尉司馬懿率師從遼東回到黃河以北的河内郡駐紮。
明帝傳令以驿馬急召司馬懿入朝。
待司馬懿匆匆趕到，馬上被引入内宮。
明帝拉着他的手囑咐說：“我的病看來是沒治了。
現在把後事托付給您。
你和大将軍曹爽共同輔佐太子吧！我在死前能見到你，也沒什麼遺憾的了。
”司馬懿恸哭，連連磕頭，答應了明帝托付的囑咐。
當天，明帝駕崩于洛陽宮嘉福殿，年僅三十六歲。
正月二十七日，被安葬在高平陵。