在军事方面，曹叡也成功抵挡住了蜀汉诸葛亮的数次北伐。诸葛亮的北伐从公元227年开始，至公元234年止，历时七年。其间还有孙吴的数次配合进攻合肥新城。而曹叡除了派曹真、司马懿在西面抵抗诸葛亮，派满宠在南面抗击孙吴外，还在具体战略上有过亲自指挥。青龙二年（234年），司马懿与诸葛亮对峙于涓滨，诸葛亮想激怒司马懿以求速战，曹叡却下诏给司马懿说道：“一定要坚持防守以挫敌人的锋芒，使他们无法前进，退兵的话又因一仗未打而不甘心，时间长了他们的粮食就会耗尽，最后必会退走。他们一旦退走，你便可从后追杀，以逸待劳，这才是全胜之道啊。”曹叡甚至还亲临过前线督导军队。太和二年（228年），诸葛亮突然率军北伐，当时由于魏一时没有作任何准备，全国陷入一片恐慌之中。整个关中更是如此，朝臣都无计可施。曹叡于是派遣曹真都督关右诸军，又派遣张颌领军五万西拒，自己则亲临长安以壮声势，于是就有了“街亭之失”；青龙二年（234年），诸葛亮北伐屯兵于渭滨，孙权也侵入合肥的新城，曹叡于是乘舟东征，成功地指挥了对蜀、吴的战争，孙权不敌退走。
当时，辽东由公孙氏所占据，在曹操、曹丕时代，辽东虽表面上从属于汉、魏，但却政令上下自行，实际上形同割据。到曹叡统治时期，公孙渊更是向南与孙权通好，双方往来不断，后来甚至还自立为燕王，置百官与有司衙门，派遣使者持节授予鲜卑族单于印玺，让他统治北方边境的人民，并诱使他们侵扰北部边境。于是曹叡先后三次遣军讨伐辽东公孙的势力。最后一次由司马懿率军进讨，最终大获全胜，斩杀了公孙渊父子，辽东一带的广大地区才从此真正纳入了曹魏的统治。