建安十六年(211)，封为五官中郎将、副丞相。
建安二十二年(217)，被立为魏国太子，太祖死后，他继位丞相、魏王。尊魏王后为王太后。把建安二十五年改为延康元年。
延康元年(220)二月十六日，魏王封大中大夫贾诩为太尉，御使大夫华歆为相国，大理王朗为御使大夫。置散骑常侍、侍郎各四人，诏令太监职位不得超过，谯县上空出现了黄龙，光禄大夫桥玄问太史令单说：“这是何吉兆？”单回答：“以后必有称王的人在这里诞生，不到五十年，还会有黄龙出现，天象经常和人事相应，这就是天人感应。”内黄殷登把这话默默记下来。四十五年后，殷登还健在。延康元年三月，黄龙又在谯县再现，殷登听到这个消息时说：“单的话，现在果然应验了。”三月九日，魏王任前将军夏侯为大将军。氵岁貊、扶余族的单于、焉耆、于阗族的首领均派使者送来贡品。四月十二日，饶安县报告说出现野鸡。二十五日，大将军夏侯惇去世。五月三日，汉献帝命令魏王追赠皇祖太尉曹嵩为太王，夫人丁氏称太王后，封魏王的儿子曹睿为武德侯。此时，冯翊一带的山贼郑甘、王照率领部下投降，都被册封为列侯。酒泉人黄华、张掖人张进等都挟持本郡太守叛乱。金城太守苏则讨伐张进，张进被斩首。黄华投降。六月七日，魏王在东郊操练士兵，二十六日，开始南征。七月六日，魏王下令说：“黄帝轩辕特设明台议政，尧帝放勋筑室于道，听取民言，都是为了广征民意。文武百官，务必要尽到规谏的职责；出征将帅要陈述兵法；朝中大臣要深明治国之道，州牧郡守述说政事，缙绅考核六艺；我要兼听众人的意见。”孙权派使者进献礼物。蜀将孟达率部投降。武都氐王杨仆率族人来归附，让他居住在汉阳郡。七月二十日，大军停驻在谯县，魏王在城东设宴，犒赏六军和谯县的父老乡亲。八月，石邑县报告说大群凤凰翔集。十月一日，魏王下令说：“众将征战讨伐，士卒死亡还有没有收殓的，我倍感哀痛；特此通告各郡国供给小棺材收殓，送到亡者家中，官府为他们祭祀。”四月，魏王来到曲蠡。汉献帝因人心归属于魏，便召集文武百官，在汉高祖庙祭告。派御使大夫张音拿着符节、捧着玉玺把皇位禅让给魏王。在策命书中写道：“咨尔魏王：天命无常，只归有德之人。汉朝国运衰微，世道处于无序状态，皇位传到我身上，天下大乱，濒于颠覆崩溃。幸亏魏武王神明英武，拯救危难，使华夏清平，保护我祖宗庙宇平安，全国百姓都得感激武王的厚赐。如今您继承先王的事业，弘扬崇高的品德，完备文武大业，发扬光大您父亲的宏伟业绩。皇天有灵，辅助我认清我的使命，恭敬地把皇位让给您。您应恭敬地接受大礼，享有万国，以顺承天命。”于是在繁阳修筑拜天的祭坛。二十八日，魏王登上祭坛，接受了皇位的禅让，文武官都在两旁陪拜。事后，魏王下坛，参加完燃火祭天地的大礼后返回。把年号延康改为黄初，并大赦天下。
黄初元年(220)十一月一日，尊汉献帝为山阳公，把河内郡山阳邑一万户作为他的封地，使用汉朝的历法年号，可以用天子的礼仪祭天，上奏不用称臣，朝廷在太庙举行祭祀典礼时，可分享祭品；又封山阳公的四个儿子为列侯。魏文帝追赠皇祖为太王，父武王为武皇帝，尊王太后为皇太后。赏赐每个男子一等爵位，为父后者及孝悌力田每人赏给二等爵位。把汉朝的众位诸侯王封为崇德侯，列侯封为关中侯。把颍阴的繁阳亭改为繁昌县，增封爵位各有不同。把相国改称司徒，御史大夫改称司空，奉常改称太常，郎中令改称光禄勋，大理改称廷尉，大农改称大司农。郡国县邑，也有许多改动。还把原魏国的玉玺授给匈奴南单于呼厨泉，另赏赐他青盖车、乘舆、宝剑、玉。十二月，开始营修洛阳宫。八月，驾临洛阳。这年，长水校尉戴陵规劝不应该常常打猎，文帝大怒；戴陵被判减死罪一等。
黄初二年(221)正月，在郊外祭祀天地和祖先。三日，围猎到了原陵，派使者备牛、羊、猪三牲之礼祭祀汉世祖光武帝刘秀。四月，在东郊举行祭日神之礼。又诏令各郡国：凡是人口满十万，每年推举孝廉一人；其中有优秀卓越之人，不受人口限制。十日，离析三公户邑，三公的儿子及弟弟各择一人封为列侯。十一日，免除颍川郡一年的田租。把许县改称许昌县。把魏郡分成两部分，东部称阳平郡，西部称广平郡。魏文帝颁布诏令：“从前孔子有圣人的才能、帝王的本领，却身处衰微的周朝末年，没有接受天命的运数，只得在鲁卫两国、洙泗二水一带，以仁德教导人们；虽每日奔波忙碌，但委屈自己以保存古代圣王的思想，抑损自己以拯救众生。当时天子和诸侯王最终没有重用他，他只得隐居，考证了黄帝、唐、虞、夏、殷五个朝代的礼制，撰写远古帝王的纪事，根据鲁史而写成《春秋》，参照太师的音乐而订正雅》、《颂》，千百年来，人们把他的着作视为经典，他可以称得上万世师表啊！如今天下大乱，礼仪荒弛，昔日的庙宇，都因长久不修而毁坏，对孔氏家族的封爵也废止了，他的故乡阙里再也听不到讲礼颂诗的声音，四时看不到祭拜的情形，这难道是那些要崇尚礼德、奖励功业、功德不朽的百代帝王要祭祀的人的样子吗？特封议郎孔羡为宗圣侯，享食邑百户，侍奉孔子的祀庙。”诏令鲁郡把旧时的庙宇重新修建，置一百户官兵守卫，又在外围建造许多房屋，让志学之士汇聚于此。三月，文帝加封辽东太守公孙恭为车骑将军。恢复使用五铢钱。四月，车骑将军曹仁升任大将军。五月，郑甘再次叛乱，文帝派曹仁征讨并把他斩首。六月一日，文帝夫人甄氏去世。二十九日，出现了日蚀，官吏奏请免去太尉之职，文帝下诏说：“天有不祥之兆，是对元首的谴责，现在却归罪大臣，难道是大禹、商汤归罪于自己的道理吗？特令文武百官小心虔诚地各尽其职，以后凡属自然灾害，不要再弹劾三公。”八月，孙权派使节送来奏章，并送回于禁等人。十九日，文帝派太常邢贞为特使，拿着符节去江东，封孙权为大将军、吴王，赏赐九锡。十月，任命杨彪为光禄大夫。因为谷物价贵，停止使用五铢钱。十二日，改任大将军曹仁为大司马。十二月，往东方巡视。这一年修筑陵云台。