公元208年，曹沖被毒鼠咬傷，不治而亡，曹操下令徹查真兇。不料，荀彧卻說：“丞相只需清楚曹沖的死誰最得利，誰就是兇手！”
曹沖之死后世有三種推測，一種是死于疾病，一種是死于曹丕之手，還有一種說法是死于司馬懿，不過司馬懿是曹丕的人，四舍五入，他出手的話也要記在曹丕的名下，所以曹沖要么是病死，要么是曹丕害他。
曹沖的母親是環夫人，在史書上沒有留下什么記載，但她生的兒子可不是凡才，是被曹操欽定的繼承人，五六歲的時候就擁有了成人的智慧，隨著年齡的增長，更加聰慧。
雖然說曹沖稱象這個典故在后世的史學家中是存疑的，認為有偽造之嫌疑，但對他的評價仍然很高，畢竟曹昂死后，曹沖是曹操心中的最佳繼承人選。

曹沖本性純良，不像父親那么嗜學好殺，且頗有仁愛之心。一次，曹操的馬鞍放在庫房里被老鼠咬了，管理庫房的小吏嚇壞了，這要是讓老曹知道了，往大了說要殺頭，往小了說要打板子，誰知道老曹當天心情好不好呢。
曹沖知道小吏的擔憂后，告訴他：“你不要擔心，我來處理。這幾天你先不要聲張，假裝不知道。三四天后再向我父親稟告即可，我保你無憂。”小吏不明白為什么，但也照做了。
曹沖回到屋里后，便拿小刀在衣服上弄了個口子，然后穿著衣服在曹操面前故意唉聲嘆氣。曹操不解，究竟是何事能讓這么聰明的兒子也犯了難，便好奇地問道：“我兒，你為何事憂心？”
曹沖只好坦白道：“昨日我的衣服被老鼠咬破了。我聽人說老鼠咬壞了衣服是不祥之兆，兒子擔心會發生不好的事。會倒霉！”
曹操安慰兒子：“胡說八道。這都是沒文化的文盲才信的東西，老鼠咬了東西就倒霉簡直是不可理喻。你不要擔心了。”
沒過幾天，那小吏便過來告訴曹操馬鞍被老鼠咬了，特來請罪。曹操哈哈大笑，讓小吏不要放在心上，道：“我兒子的衣服放床邊都被咬了，馬鞍在庫房里掛著被老鼠咬也是合理，不過是個小事，不是你的罪過，你去吧。”
曹沖利用自己的聰明才智替小吏解決了困難。
這樣的事還不止一次，朝中大臣不少因為得罪曹操而被懲戒，曹沖小小年紀從中斡旋，幫助這些人減少處罰，在大家心中名聲很好。曹昂死后，曹操對曹沖寄予厚望，群臣也是一致推舉曹沖，如果曹沖不發生意外的話，根本就沒有曹丕的事。
但是，意外還是來了。

公元208年，曹沖大約13歲突然重病去世，曹操崩潰大哭。這樣子的曹操很多人是沒見過的，于是很多人來勸曹操：“節哀，向前看，你還有其他兒子呢。”反正我猜肯定有諸如此類的話，無非就是告訴曹操死都死了，別太傷心，反正你兒子多，再選一個繼承人也是沒問題的。
曹操有二十五個兒子，大多數的智商都不低，大家說得也是有道理。這些人勸完，曹丕也來看曹操，勸說父親不要過度傷心，還是要保重身體。
曹操指著曹丕說道：“此我之不幸，而汝曹之幸也！”就是曹沖死了只有我是難過的，因為這是我的不幸。但是他死了，卻成全了你，是你的幸運。
曹丕后來也跟人家說，若是曹沖不死，他這輩子是和這個位置沒有緣分的。
曹沖的死成了一樁懸案，還有記載說曹沖是被毒鼠咬傷而死，也許是患了鼠疫之類的。于是，曹操命人徹查兇手，便有人提出這樁禍事誰是既得利益者，誰便有嫌疑。
兇手的線索就引到了曹丕身上，畢竟他為人狡詐，且因曹沖之死受益。
還有記載說曹沖就是死于瘟疫，沒有任何陰謀詭計，只是免疫力下降染病后又得不到有效的醫治，才病亡。
這個猜測很符合當時的情況，因為曹沖死之前，曹操把華佗殺了。如果華佗再世，曹沖的病或許有救，可惜沒有那么多如果，歷史也從來不允許假設。
痛失愛子，曹操便想給兒子好好辦個葬禮，他向一戶讀書人家提親。這戶人家死了個女兒，曹操想給曹沖配個冥婚，有人到下面伺候他。結果讀書人家有氣節，不愿意和這樣的權臣聯姻，拒絕了曹操。
曹操便在甄家找到了一個合適的人選。

配冥婚這事在曹魏時期并不少見，我們在河南洛陽發掘的曹魏大墓，其中一個墓主人經過確認是曹叡的早夭的女兒，在墓中也發現了冥婚的跡象，曹叡給女兒找了個駙馬。
大抵是拳拳愛子之心，不忍心看子女地下孤苦。
曹沖生前有個好友叫周不疑，也是少年英才，十分聰明。曹操每次見到周不疑都能想起曹沖生前的樣貌，見一次難過一次，而且周不疑和曹丕的關系并不友善。
曹操擔心以曹丕的脾氣秉性難以駕馭周不疑，這樣的人才如果不能為我所用，那就是敵人，干脆未雨綢繆。于是，曹操便將周不疑殺害了。