Trong thời gian ở ngôi, dĩ nhiên Nguyên Đế cũng chỉ là một ông vua bù nhìn. Năm 263, vua lập nàng họ Biện làm hoàng hậu.

Khi Nguyên Đế cai trị, nhà Tào Ngụy lúc đó phải đương đầu với những cuộc tấn công của nước Thục Hán do Khương Duy dẫn đầu. Khi đó, Tư Mã Chiêu sau khi đánh bại Khương Duy, bèn sai 2 tướng Chung Hội và Đặng Ngải đem 18 vạn quân tiến đánh Thục Hán. Kết quả là Thục Hán đại bại, bắt được Hậu Chủ Lưu Thiện. Nhưng sau đó, tướng Ngụy là Chung Hội lại liên kết với Khương Duy, bắt giam Đặng Ngải, định lập lại nước Thục hán, nhưng cuối cùng bị các tướng Ngụy giết chết. Từ đó, lãnh thổ rộng lớn của Thục Hán (gồm tỉnh Tứ Xuyên, Trùng Khánh, Vân Nam, miền nam Thiểm Tây và miền đông nam Cam Túc ngày nay) sáp nhập vào Tào Ngụy.

Từ sau trận chiến đó, họ Tư Mã ngày càng mạnh mẽ. Năm 264, Tư Mã Chiêu ép Nguyên Đế phong ông làm Tấn Vương. Sau đó, Nguyên Đế lại phải ban lễ cửu tích cho ông. Năm 265, khi Tư Mã Chiêu mất, con là Tư Mã Viêm lên thay. Dưới sức ép của Tư Mã Viêm, ngày Nhâm Tuất (13) tháng 12 năm Ất Dậu[1] (tức 4 tháng 2 năm 266), Nguyên Đế phải sai sứ giả dâng hoàng đế tỉ, thiện vị cho Tấn. Sau 45 năm tồn tại, nước Tào Ngụy đến đó là diệt vong. Cũng từ đó, nhà Tấn thành lập, sau này đã chấm dứt cục diện Tam Quốc.

Còn Nguyên Đế, sau khi bị giáng làm Trần Lưu Vương, không rõ cuộc sống sau đó của ông ra sao. Ông mất vào năm 302, dưới thời Tấn Huệ Đế, hưởng thọ 56 tuổi.