樊城之围解除以后，曹操松了一口气，从前方回到洛阳。但是，由于长期的军旅生活紧张疲劳，旧病反复发作，请医服药，都不见效。
一天夜里，他突然感到全身不适，头痛得特别厉害。他想起了名医华佗，但前几年已被自己杀了，此时后悔已晚。第二天早晨，他喝了点小米粥，出了些虚汗，又服了当归汤，仍不见效。到了第三天，便感到身体支持不住了。他召心腹大臣曹洪、贾翊、华歆、陈群、司马懿等来到榻前，对他们说：
“我在军中依法办理是对的，至于小发怒，大过失你们都不应当学……”
“大王一生以法治军，说不上有什么大过失。望大王静心养病，别的不必忧虑……”华歆在一旁轻声说。
“不，我看来是不行了。”曹操继续说道。“现在天下还没有安定，不能遵照古代丧葬的制度。我有头痛病，很早就戴上了头巾，我死后，穿的戴的就像活时一样。文武百官来殿中吊唁的，只要哭几声就算了，安葬以后，便脱掉哀服，那些驻防各地的将士，都不要离开岗位，官史们都要各守职责。我死后就埋葬在邺城西面的山岗上，跟西门豹的祠堂靠近，不要用金玉珍宝陪葬……”
说到这里，卞氏和一群婢妾、歌舞伎人一边抽泣，一边跪在曹操榻前。曹操看了看她们，断断续续地对左右大臣说。
“她们都很勤劳，我死后，要把她们安置在铜雀台，好好对待她们。”然后又对妻妾们说道：“你们要在铜雀台的中央安放一个六尺长的床，挂上灵幔，供上祭物，每月初一、十五，你们应向灵帐歌舞。平时，你们要常常登上铜雀台，看望我的陵墓。”然后，又对卞夫人说：“我遗下的熏香可以分给各房夫人，不要用香来祭祀。各房的人没事做，可以让她们学着纺织丝带和做鞋子卖，还有那4只箱子……”
说到这里，曹操忽然呼吸急促起来，卞夫人要他别再说话。她知道曹操这一生主张节俭，有时衣服、蚊帐破了，不准换新的，而要缝补了再用；坐垫的茵褥，只要它温暖，从不镶边和绣花，他的姬妾都不准穿著锦绣。曹植妻子就因为穿了绣衣，被他知道，勒令把她退回娘家，并逼她自杀。她生前仅做了送终的四季衣服，盛在4只箱子里，箱子上分别标上了春夏秋冬的字样。卞夫人问，是不是还要做些衣服，曹操挣扎着说道：
“不用了，只要那4只箱子即可，其他一概不要放。我历年做官所得的各种授带，以及一些衣服，都放在府库里，如果留着没用，可以让孩子们分掉……”
说到这里，曹操就再也不开口了。
此时为公元220年，建安二十五年，正月二十三日。曹操死时，年66岁。
曹操死后，曹丕继承父亲为魏王，丞相，尊父亲为魏武王，母后卞氏为王太后。十月，曹丕便废掉了汉献帝，正式称魏文帝，追尊他父亲为武皇帝。
从曹操起兵陈留，以后与吕布争兖徐，与袁绍战官渡，接着击灭三郡乌桓，取荆州，进兵关陇，统一了北中国，与刘备争夺汉中和襄樊，与孙权相持合肥皖城，可以说曹操35岁起，到66岁止，这三十几年中，没有一年没有战争，参加过大小近50次战役，其中大都是由曹操亲自指挥的。在战官渡以前，曹操战败的次数很多，但是后来由于他能够倾听和采纳臣下正确的计谋，因而在对全局起决定作用的战役中，如官渡之战、柳城之战、渭南之战等，打了一系列胜仗。
曹操从最初指挥二三千人，到后来能够指挥四五十万大军。曹操在争夺汉中时曾经讲过：“作统帅的遇到险情，心中怯弱时，不能只凭勇气和蛮力。统帅自当以有勇气为根本，动用时还要以智慧来驾驭，如果只知道蛮干，就仅仅是一个勇士罢了。”
曹操个子不很高大，但为人很有精神。平日不大讲究仪容，与人言谈常常谈笑风生，动作也比较随便。曹操酷爱读书，擅长做乐府诗。“好音乐，倡优在侧，常以日达夕”；草书写得很好；下围棋，也是能手。
为人多疑狡诈，残酷。有一次午睡，在睡前叫他的一个宠妾到时候叫醒他，到了时间，那个宠妾看到曹操睡得正甜，不去催他起来，等曹操自己醒来，就把这个宠妾用棒打死了。又有一个奏乐的女伎，嗓子非常好，可是不十分肯奉承曹操，曹操想把她杀掉，又恐怕再找不出这样嗓子好的人，就挑选了100个人来，让她教她们声乐，不久，这100个人中果然有一个嗓子和那个女伎声音差不多，曹操就用她来填补那个女伎的缺，而把那个女伎杀了。
“建安七子”之首孔融仗侍自己的才干和声望，常常不太买曹操的账，并议论政治，曹操便不能容忍，逮捕孔融一家，全部处决。
曹操对文学有很深的造诣和爱好。《魏书》说他“登高必赋，及造新诗，被上管弦，皆成乐章”。他的散文，文字简短，别具一格，擅于用朴质无华的语字直抒襟怀，文笔苍劲，气势雄伟，鲁迅称他为“改革文章的祖师”。
曹操也十分重视有才华的文士，“建安七子”都一度是他的幕僚。汉末著名女诗人蔡琰（蔡文姬），在军阀混战中被乱兵掳走，流落在南匈奴12年。曹操因为和她的父亲蔡邕是知交，又看重她博学多才，专门派人用重金把她赎回。
曹操的一生，有不少功绩，也有不少罪过；是伟人，也是凡人。然总其一生，律己很严，对生活很投入，也很认真，后人称他：“古人做事无巨细，寂寞豪华皆有意。”做到这一点，就很不容易，可以用鲁迅的话来给他做结语“是一个很有本事的人，至少是一个英雄。”
