Tào Tháo về đến Lạc Dương phải lập tức điều động binh lực đối phó với cuộc tấn công Tương Dương – Phàn Thành của Quan Vũ từ Kinh châu. Tới cuối năm 219, khi Tương Phàn được giải vây thì Tào Tháo cũng tái phát bệnh đau đầu, sai người gọi gấp Tào Chương về Lạc Dương[2].

Tào Chương nghe tin cha bệnh nặng, vội đi gấp từ Trường An về Lạc Dương. Đầu năm 220, khi ông tới nơi thì Tào Tháo đã qua đời, người lo việc tang lễ là Giả Quỳ. Tào Chương hỏi ấn Ngụy vương của Tào Tháo, Giả Quỳ đáp rằng Ngụy vương đã lập thế tử Tào Phi, Yên Lăng hầu (Tào Chương) không có quyền hỏi[3]. Lúc đó thế tử Tào Phi anh ông đang ở Nghiệp Thành – trung tâm nước Ngụy (hình thành từ năm 213), tuyên bố là người kế vị ngôi Ngụy vương của Tào Tháo, và lệnh cho các em là Tào Chương và Tào Thực trở về đất phong. Tào Chương biết không thể tranh ngôi với Tào Phi, đành phải trở về Yên Lăng.

Để bảo vệ quyền lực đang nắm giữ, Tào Phi áp dụng chế độ quy định với các chư hầu đời trước: nếu không có lệnh, cấm được đến Nghiệp Thành yết kiến vua mới, lại cấm thư từ giao du với các chư hầu khác. Ngoài ra, Tào Phi còn bố trí một vị quan Lâm quốc yết giả giám sát ông và các em được phong đất[4].

Tháng 10 năm đó, Tào Phi phế vua Hán Hiến Đế, lập ra nhà Tào Ngụy, tức là Ngụy Văn Đế, đóng đô ở Lạc Dương. Sang năm 221, Tào Phi thăng Tào Chương lên từ Yên Lăng hầu làm Yên Lăng công. Năm 222, Tào Phi thăng Tào Chương lên làm Nhiệm Thành vương (任城王)[5].