太和二年（228年），夺其叔公孙恭位，被魏明帝拜为扬烈将军、辽东太守。后遣使南通孙权，孙权立其为燕王，并遣甲士万人携珍宝前往辽东，公孙渊害怕魏国讨伐，于是斩送吴使首至洛阳，明帝拜其大司马，封乐浪公。景初元年（237年），在击败前来讨伐的毌丘俭等后叛魏，自立为燕王，建年号绍汉，并置百官有司。景初二年（238年），明帝遣太尉司马懿率军四万讨之。公孙渊大败，并其子为魏军所斩。
人物生平
胁夺叔位
周旋二国
公孙渊在掌权不久后便开始与吴国往来。
公元233年（太和七年），公孙渊企图向吴称臣以为外应。孙权打算册封公孙渊为燕王，东吴自丞相顾雍、辅吴将军张昭以下等举朝劝谏，认为公孙渊必败，因此反对孙吴对公孙渊的支持，没有被孙权采纳。孙权便遣张弥、许晏等，携金玉珍宝，立公孙渊为燕王。公孙渊没想到孙权会如此看重自己，认为东吴远而曹魏近，害怕曹魏讨伐，又垂涎东吴送来的珍宝，于是诱斩吴使，并将其首级献给明帝。明帝于是拜公孙渊为大司马，封乐浪公，还让他继续持节任辽东太守，统领诸郡。
明帝遣使者傅容、聂夔封公孙渊乐浪公，之前公孙渊派去洛阳的计吏又对公孙渊说：“使团中有位名叫左骏伯的人，力大无穷，不是普通人。”公孙渊大为恐惧，于是带领甲士，包围使者居住的学馆，然后才出来拜见使者，又数次对陪伴的国内宾客口出恶言，使者回洛阳后，便对明帝说明此事。
自立燕王
公孙渊于是自立为燕王，改元绍汉，并设置百官，遣使持符节，授予鲜卑单于印绶，给边疆少数民族加封晋爵，并引诱鲜卑人去侵扰北方。又再次称臣于吴，希望得到外援。
兵败身死
公元238年（景初二年），明帝召回太尉司马懿，令其率兵四万讨伐公孙渊。六月，部队到达辽东。公孙渊派将军卑衍、杨祚等率步、骑共一万多人驻守辽隧，在周围挖壕沟二十多里。司马懿的军队到了辽隧，公孙渊命令卑衍挑战。司马懿派胡遵与之对阵，卑衍大败。司马懿命令军士们突破卑衍的围堑，引兵向东南进发，然后突然调头东北，直趋襄平。卑衍等惟恐襄平没有守军，连夜赶往襄平增援。行军至首阳山，公孙渊又下令与司马懿决战，这次，卑衍又大败。
司马懿于是领兵直奔辽隧城下，挖好了壕沟。正巧当时连日大雨，三十多日不停，辽水暴涨，司马懿的运输船可以从辽口直驶到辽隧城下。雨一停，司马懿立即在城周围堆起土丘，造望楼，准备了大量的石头，用弩弓直向城中发射。公孙渊又怕又急。城中粮食吃尽，开始人吃人，死者不计其数。杨祚等投降。八月的一天晚上，一颗长约十丈的大流星，从首山的东北面坠入襄平城的东南面。
没多久，公孙渊全军溃败，他与儿子公孙修带着数百骑兵向东南突围而逃。司马懿大军在后面穷追不舍，在流星坠地的地方，杀死了公孙渊父子。辽隧城被攻破，相国以下的数千名官吏被斩首，公孙渊的首级被送到了洛阳，辽东、带方、乐浪、玄菟等地也相继平定。
当初，公孙渊家中几次出现异样：狗着官服、戴官帽上了房；做饭时有小孩被蒸死在锅中。襄平北市长出一块肉，周长数尺，有头有眼有口，没有手脚，但能移动。占卜的说：“有形但不完全成形，有头部的各器官但不能发声，这种怪事出现在哪国，哪国就该灭亡了。”
人物评价
孙权：天姿特达，兼包文武。
卫臻：渊生长海表，相承三世，外抚戎夷，内修战射。
夏侯献：公孙渊昔年敢违王命，废绝计贡者，实挟两端。既恃阻险，又怙孙权。故敢跋扈，恣睢海外。宿舒亲见贼权军众府库，知其弱少不足凭恃，是以决计斩贼之使。又高句丽、濊貊与渊为仇，并为寇钞。今外失吴援，内有胡寇，心知国家能从陆道，势不得不怀惶惧之心。因斯之时，宜遣使示以祸福。
孙楚：昔公孙氏承藉父兄，世居东裔，拥带燕胡，凭陵险远，讲武游盘，不供职贡，内傲帝命，外通南国，乘桴沧海，交酬货贿，葛越布于朔土，貂马延于吴会；自以控弦十万，奔走之力，信能右折燕、齐，左震扶桑，輮轹沙漠，南面称王。
陈寿：度残暴而不节，渊仍业以载凶，秪足覆其族也。
史籍记载
个人作品
家庭成员
祖先
• 公孙延。公孙渊之曾祖父，与公孙度一起移居玄菟郡。
• 公孙度。公孙渊之祖父，辽东太守。自称辽东侯、平州牧，东伐高句丽，西击乌丸，打击豪族。为公孙氏割据辽东打下基础。
• 公孙恭。公孙渊之叔。公孙康继位后将公孙度藏在府库的永宁乡侯印绶给了公孙恭，公孙康死后因二子公孙渊、公孙晃尚幼而继承辽东太守的职位，魏文帝后加公孙恭车骑将军。之后大病，成为阉人，被长大的公孙渊胁逼退位。司马懿平定公孙渊后，将公孙恭释放。
兄弟
子女
公孙修，公孙渊之子。与公孙渊一起出逃被擒斩首。
文学形象
在小说《三国演义》中，公孙渊形象与正史相似。为公孙康之子。趁魏、吴骚乱之际自称燕王，发动叛乱，与魏对抗。败给司马懿率领的讨伐大军，被围困后乞降不被接受，与子修在欲出城逃跑时被斩杀。