后主于是调派左右车骑将军张翼、廖化、辅国大将军董厥等前去抗击。后主大赦天下，改年号为炎兴。冬天，邓艾击败驻守绵竹的蜀卫将军诸葛瞻。后主接受光禄大夫谯周的建议，向邓艾投降，上降书说：“因遭江、汉二水所阻，相遇水远山高，凭据狭小蜀地，负隅反抗，逆天运犯天威，随着岁月推移而渐与京都隔绝于万里之域。每每忆及黄初年间，魏文皇帝派遣虎牙将军鲜于辅来蜀，宣示言辞温诚之诏，申明三善之恩，广开归顺之门，大义炳然，而鄙人德行低劣、不明大体，贪受先人所创的微薄功业，挣扎抗拒多年，不服国家教化。天威既经震怒，人鬼顺归有时，恐惧天朝雄师，神威所到之处，怎敢不革面洗心，顺从天命！现即谕令各军将领抛戈解甲，官府国库一丝不毁，百姓列队郊野，所有粮食留于田地，以待天朝赐惠，保全百姓生命。俯首思虑大魏广布仁德普施圣教，有伊尹、周公那样的贤相良臣辅佐，恩泽广被天下。谨派属员侍中张绍、光禄大夫谯周、驸马都尉邓良奉交印绶，恭请指命，献忠输诚，存亡生杀，全凭将军裁决。在下即将载棺材前来请罪，余不赘述。”同日，北地王刘谌痛伤亡国之耻，先杀死妻子儿女，再自杀身亡。张绍、邓良与邓艾在雒县相见。邓艾接到蜀国的降书，十分高兴，当即回信答复，让张绍、邓良先回成都。邓艾抵达成都城北，后主绳索自缚、载着棺材前至魏军军营前门。邓艾替他解下绳缚，烧掉棺材，礼请入营相见。邓艾秉承魏主旨意，封后主为骠骑将军。蜀国各守城将领接到后主敕命后，先后归降。邓艾允许后主仍居住在原来的宫中，自己还亲自前往拜访。邓艾因擅权任意行事，故于第二年春正月被拘捕。钟会自涪城进抵成都即谋反叛魏。钟会死后，蜀中军队到处烧杀抢掠，城中尸首狼籍，几天后才恢复安定。后主举家东迁到洛阳，魏主册封他道：“景元五年(264)三月十七日，皇帝临朝，令太常赐封刘禅为安乐县公。呜呼，刘禅请上前听朕旨令：治理国家，以安宁为大；统治天下，以和平为先，是故庇护抚育众生，乃做君主之准则，顺应天命，是为《周易》‘坤元’之意。
上下通畅不隔，然后万物协调和洽，各种物类得到治理。从前汉王室丧失纲纪，天下震荡混乱。我太祖皇帝顺承天命，挽救天下，上应天时，下顺民意，以此拥有华夏大地。当时你的父亲乘群雄虎争、国家动荡之机，借助路遥道险，占有了川蜀之地，致使西部边陲脱离中央，与中原隔绝。自此而降，战火不息，黎民百姓不能保全性命，如此已近五十年。朕一直牢记我祖上遗愿，志在安定天下，统一域内，故此整治六军，用武力收复梁、益二州。你气度恢弘品德高尚，能够深明大义，不耻屈身降附，而以爱护百姓保全国家为尚，顺应潮流，适时知变，信约守义，衷心归顺，为自己争得千秋万世的声誉，不失明智！朕嘉赐你永享优厚俸禄，以参照古人的规矩，着你享有封地、建立藩国，遵奉前代典制，赏赐你用黑色公牛祭祀祖庙，以白茅包土，永远成为大魏的藩属，须多敬重啊！你要恭顺地服从朕的命令，发扬自己的仁德之心，以修成自己的功名事业。”后主受赐万户封地、万匹绢帛、一百多名奴婢，以及相当的其他物品。
后主的后代担任都尉的有三人、封侯者有五十余人。原蜀国的尚书令樊建、侍中张绍、光禄大夫谯周、秘书令谷阝正、殿中督张通都被封为列侯。晋武帝泰始七年(271)，蜀后主在洛阳去世。
