冬十月，曹操率军返回洛阳。（《曹瞒传》记载：曹操重新修缮北部尉官署，规模比以前更大。）此时，孙权为了自身利益，派遣使者向曹操上书，表示愿意讨伐关羽，以此来向曹操效力。曹操得知后，决定从洛阳南征关羽。还没等曹操的大军赶到，徐晃已经向关羽发起进攻，并成功击败关羽。关羽见势不妙，仓皇逃走，曹仁的樊城之围得以解除。曹操率军进驻摩陂，在这里指挥调度各方事务。（《魏略》记载：孙权上书向曹操称臣，并提及天命。曹操将孙权的书信展示给众人看，说：“这个小子是想把我架在火上烤啊！”侍中陈群、尚书桓阶上奏说：“汉朝自安帝以来，政权旁落，国统多次断绝，到如今，汉朝只剩下一个名号，土地和百姓都不再归汉朝所有，国运早已衰败，历数也已终结，并非今日才如此。所以在桓帝、灵帝时期，那些精通图纬的人，都说‘汉朝气数已尽，黄家应当兴起’。殿下顺应天命，已经拥有天下十分之九的土地，却依旧侍奉汉朝，百姓对您充满期待，远近之人都为您鸣不平。如今孙权在远方称臣，这是上天和百姓的共同回应。我们认为，虞、夏两朝没有因为谦逊而推辞天命，殷、周两朝也不忌讳诛杀流放反对者，敬畏天命，就不应有所谦让。”《魏氏春秋》记载：夏侯惇对曹操说：“天下人都知道汉朝国运已尽，新的朝代即将兴起。自古以来，能够为民除害、让百姓归附的人，就是百姓的君主。如今殿下征战三十多年，功德在百姓中广为传颂，深受天下人拥戴，顺应天命和民心，您还有什么可犹豫的呢！”曹操说：“只要能对国家施行政令，这也是在治理国政。如果天命在我，我就做周文王吧。”《曹瞒传》和《世语》都记载桓阶劝说曹操称帝，夏侯惇认为应该先灭掉蜀国，蜀国灭亡后吴国自然会归服，两国平定后，再遵循舜、禹的旧例称帝，曹操听从了他的建议。等到曹操去世，夏侯惇后悔之前的建议，发病而死。孙盛评论说：夏侯惇以担任汉朝官职为耻，请求接受魏国印绶，桓阶与夏侯惇相比，有正直的气节；考察相关传记，《世语》的记载有误。）
建安二十五年春正月，曹操再次来到洛阳。此时，孙权成功击败关羽，并将关羽的首级传送过来，这场持续许久的荆州之战终于落下帷幕，而天下局势也在这一系列的事件后，悄然发生着变化。
建安二十五年春正月庚子日，一代枭雄曹操在洛阳溘然长逝，享年六十六岁。（《世语》记载：曹操从汉中返回洛阳后，下令修建建始殿。在建殿伐树时，砍伐濯龙祠的树木，树干竟流出鲜血。《曹瞒传》也有类似记载：曹操让工匠苏越移栽一棵美丽的梨树，挖掘时，树根受伤，涌出鲜血。苏越将此事报告给曹操，曹操亲自去查看，心中十分厌恶，认为这是不祥之兆，回宫后便卧病在床。）曹操临终前留下遗令：“如今天下尚未安定，丧葬之事不必遵循古制。葬礼结束后，大家就可以脱去丧服。那些领兵屯守边疆的将士，都不许离开驻地。各级官员要各自履行职责。入殓时，给我穿上平时的衣服就行，不要在墓中陪葬金玉珍宝。”曹操死后，谥号为武王。二月丁卯日，他被安葬在高陵。
（《魏书》对曹操的一生给予了极高的评价：曹操自掌控天下以来，铲除众多奸佞之徒，他行军作战，大致遵循孙武、吴起的兵法，又能根据具体情况设置奇谋，以奇计战胜敌人，用兵变化如神。他亲自撰写兵书十万多字，众将出征时，都按照他所着的兵书行事。临战时，他又亲自指挥调度，听从他命令的将领往往能够获胜，违背他教导的则大多战败。在战场上，曹操与敌人对峙时，神情悠闲，仿佛并不想作战。然而一旦抓住战机，乘胜追击，他的气势便如汹涌的潮水般澎湃，所以每次作战都能取胜，从没有侥幸获胜的情况。曹操善于识别人才，洞察秋毫，很难被人用伪装迷惑。他从行伍中提拔于禁、乐进，从俘虏中选用张辽、徐晃，这些人后来都成为辅佐他成就大业、立下赫赫战功的名将。此外，还有无数出身低微却被他提拔为州牧、太守的人。曹操开创大业，文治武功并行。他统领军队三十多年，手不释卷，白天研究军事策略，夜晚思考经史典籍。每次登高，他都要赋诗，所作的新诗，配上音乐后，都成为了美妙的乐章。曹操才华横溢，能力超群，他能亲手射中飞鸟，亲自擒获猛兽，曾在南皮一天内射得六十三只野鸡。在建造宫室、修缮器械方面，他都制定了规范和法则，凡事都尽心尽力。他生性节俭，不