公元272年（凤凰元年）西陵守将步阐因畏惧失职，占据西陵城叛吴降晋。 吴将陆抗立即率将军左奕、吾彦等讨伐，晋将杨肇、羊祜、徐胤率军救援步阐。 西陵城防坚固，陆抗围堰防守，并力排众议毁坏大坝 ，与晋军对峙。 陆抗军中的一个营的都督俞赞降晋。陆抗利用俞赞提供给晋军的情报，连夜调整了军力部署，次日大破晋军。西陵城亦被攻克。
西陵之战后，孙皓误判了当前形势，穷兵黩武，屡次对晋朝发动小规模战争，徒耗国力，加速了孙吴的灭亡。
走向灭亡
公元276年（天玺元年）晋灭吴的战前准备基本完成。但由于后方鲜贾充等反对立即伐吴，使伐吴战争拖延了下来
晋灭吴之战
公元279年（天纪三年），晋武帝下令，以贾充都督司马伷、王浑、周浚、王戎、胡奋、杜预、王濬和唐彬等八部，分六路大举伐吴。司马伷等六将分别进攻建业的外围六合、当涂，以及长江中游的重镇武昌、夏口和江陵等地；王濬和唐彬则率领灭蜀后所得的水军，由蜀地顺流东下。 孙吴方面上下离心，疏于防备，无统一对策，以致节节失败。 晋军势如破竹，孙吴防线快速崩溃。
公元280年（天纪四年）5月1日，王濬所率的舟师首先抵达石头城下，孙皓自知大势已去，反绑双手，抬着棺材到西晋军门前去投降。 交州刺史陶璜坚守不降，孙皓写亲笔信相劝才降晋。 西晋朝廷封孙皓为“归命侯”。孙吴灭亡，西晋实现了统一。
孙吴灭亡后三十多年间，在局部地区尚有数次复国运动。 例如，公元310年（晋永嘉四年）吴兴豪族钱璯趁西晋即将灭亡的机会，自称平西大将军、八州都督，劫持孙皓之子孙充并拥立其为吴王，而后又将其杀害。这一动乱后被周玘所平定。 公元318年（晋太兴元年）十一月，孙皓的另一个儿子孙璠起兵反对东晋，被杀。
孙吴共有四个州，分别为扬州、荆州、广州、交州。孙吴的疆域范围，北至庐江郡（现江苏中部），南通日南郡（今越南中部），西达交趾郡（广西东部），