望极高的尚书张华，在被问及继承人选时，直言“才干、德望、亲缘兼备者，无人能及齐王”。朝臣的意见，让执意传位亲子的司马炎极为不满。为堵住众臣之口，他故意将公文送至东宫，让司马衷处理。太子妃贾南风为保住太子之位，暗中找人代拟答卷，再让司马衷亲手誊写后呈交。司马炎便以此为据，反驳卫瓘等人的劝谏，同时将张华调离京城，出任幽州刺史，彻底清除朝中支持司马攸的重臣。
而司马攸也在积极争取继位资格。按制度，王国官吏的衣食由朝廷供给，司马攸却主动上表，称自身租税俸禄足以开支，无需耗费国库；他将租税分赐部属士卒，遇水旱灾害，便开仓赈济灾民，丰年收回时仅收取十分之八的本金；论及军国大政，他言辞得体、思虑周全，凭借仁厚与才干，赢得大批朝臣拥戴。
早在咸宁二年（276年），司马炎一度病重，朝野上下皆属意司马攸继位。河南尹夏侯和甚至直接劝说同时是司马衷、司马攸岳父的贾充“立人当立德”，贾充默然默许。与司马攸交恶的荀勖、冯紞，早已揣摩透司马炎传位太子的心思，趁机进言，劝司马炎将司马攸遣往封地，远离中央。司马炎深以为然，随即调任夏侯和、剥夺贾充兵权，却又对司马攸、贾充加官晋爵，以示安抚。荀勖、冯紞再度挑拨：“群臣皆归心齐王，陛下驾崩后，太子必难继位。若下诏让齐王就国，必遭满朝反对。”果不其然，调司马攸赴青州的诏书一出，朝臣纷纷上疏谏阻。司马炎震怒之下，贬斥王济、甄德等人，次年又将上疏劝谏的博士交付廷尉治罪，幸得尚书夏侯骏极力辩驳，才保住众人性命。
太康四年（283年）三月，司马炎强令司马攸即刻启程赴任。司马攸愤懑成疾，上疏请求暂缓行程。司马炎派御医前往诊视，御医迎合上意，谎称齐王无病。司马炎遂再次下诏催促，司马攸无奈，只得抱病辞行，病情急剧加重，最终呕血而亡。直到此时，司马炎才知晓司马攸并非装病，却仅以处死几名御医草草收场，敷衍天下人。他执意排斥司马攸，用自欺欺人的方式巩固司马衷的地位，亲手为西晋埋下了君主昏庸、政局失控的祸根。另有记载称，司马炎坚持立司马衷，实则是寄望于聪慧过人、被他赞为“当兴我家”、酷似司马懿的皇孙司马遹，希望借司马衷过渡，最终将江山传至司马遹手中。
为确保身后太子能坐稳皇位，司马炎还极力拉拢门阀士族。泰始三年（267年）十月、泰始六年（270年）正月及十月，他三次亲临辟雍行礼；又打破古制，多次让太子司马衷代行皇帝之礼亲临
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