晋泰始四年至于五年（268—269）间，河西、陇西地区连年大旱，当地民众深受其害，数十万人嗷嗷待救。秦州灾区胡汉混杂，尤以河西鲜卑人数最为众多。正因怕出事端，司马炎派遣悍将
胡烈前往镇守。
胡烈到任后，采取高压手段处理问题，先屯兵于高平川（今宁夏固原市清水河流域），后又派兵进占麦田一带（今甘肃、宁夏两省区的靖远、中卫两县市交界地区）的“河西鲜卑”聚居地。结果，不仅失羌戎之和，更加剧了灾区难民的痛苦。
泰始六年（270年）六月戊午，秦州刺史
胡烈率军征讨，与秃发树机能战于万斛堆，兵败身死，胡烈死后，树机能军队士气大振，率部一举攻下高平。扶风王
司马亮遣将军刘旂前往救援，刘旂观望不进。晋武帝司马炎下诏罢免司马亮，又命尚书
石鉴行安西将军，都督秦州诸军事，与奋威将军
田章率大军西征。石鉴与时任东羌校尉、轻车将军
杜预发生矛盾，杜预拒绝对鲜卑叛乱的盲目出兵，被石鉴诬陷，被免职押解回京，既而石鉴讨伐秃发树机能，依然无法战胜。
七月丁未，司马炎又命汝阴王
司马骏为镇西大将军，都督雍凉等州诸军事，坐镇关中。西晋军队和鲜卑军队经过一年多的交战，秃发树机能不但没被消灭，反而联合了氐、羌、匈奴等部落共同反晋。各族联军中，尤以北地郡（陕西耀县）的匈奴人最为强悍，号称“北地胡”。西北地区的各族相互策应，并肩战斗，使西晋王朝丧城失地。
泰始七年（271年），秃发树机能联合北地胡攻打金城，在青山击杀凉州刺史
牵弘。后又杀凉州刺史
苏愉于金山（今甘肃省山丹县南）。及泰始末至咸宁元年（275年），秃发鲜卑的势力由凉州金城郡（治榆中县，今甘肃省榆中县西北黄河南岸）西北更向西发展。高昌以东的一些鲜卑部落也起而反抗晋朝统治。由于晋军连连战败，司马炎寝食难安，又命
贾充镇守关中。但由于贾充在这时与司马炎结成儿女亲家，因此而做免。
咸宁三年（277年），局势更加恶化，猛将
文鸯临危受命，三月，率凉、秦、雍州三州之军大破秃发树机能，诸胡二十万口来降，经此一役，河西鲜卑实力大损。但仅过一年，秃发树机能就命部将若罗拔能在武威大破晋军，杨欣成了第三个战死的凉州刺史、第四个被鲜卑阵斩的封疆大吏。秃发树机能纵横西北，威震天下，仆射李憙请发兵整讨，但朝议都以为出兵重事，鲜卑不足以忧虑。
咸宁五年（279年），秃发树机能乘胜攻下凉州，司马炎非常后悔，临朝哀叹说：“谁能为我讨伐这个叛胡？”
马隆请命而往，率三千五百勇士西征。期间，匈奴
刘渊也自请而往，孔恂、杨珧坚决反对，认为刘渊的祸患远大于秃发树机能。
马隆向西渡过温水，秃发树机能等人带领几万名部众凭借险阻抵抗。因为山路狭隘，马隆就造了扁箱车，还造了木屋，置于车上，边作战边前进，走了一千多里，打得鲜卑军队死的死，伤的伤，损失惨重。自从马隆西去，音讯断绝，朝廷为他担忧，有的人说他们已经都死了。后来马隆的使者夜里到了，晋武帝拍着手高兴地笑了。清晨，召集群臣对他们说：“假如听从了渚位的意见，就没有凉州了。”于是下命令，赐给马隆符节，授官宣威将军。马隆到了武威，鲜卑部落首领猝跋韩且万能率领一万多部落来归降。十二月，马隆与树机能大战，杀了树机能，凉州于是平定。秃发树机能死后，秦凉的诸胡部队失去了领袖人物，顿时土崩瓦解，纷纷向马隆投降，不愿投降的，也都各自逃生去了。秦凉之变至此结束了。其堂弟
秃发务丸及后接替他成为秃发鲜卑的首领。
在历时九年的秦凉之变中，秃发树机能带领河北鲜卑屡挫晋军，为了镇压河西鲜卑，司马炎几乎将晋朝名将尽数派遣至西北战场，前后丧失了了四名驰骋西北的封疆大吏，损失了几万人的部队，影响到西晋王朝的整体局势。
司马炎：秦凉二境，比年屡败，胡虏纵暴，百姓荼毒。遂使异类扇动，害及中州。虽复吴蜀之寇，未尝至此。
房玄龄：壮果多谋略。泰始中，杀秦州刺史胡烈于万斛堆，败凉州刺史苏愉于金山，尽有凉州之地，武帝为之旰食。
蔡东藩：豺狼生性本猖狂，聚众咆哮敢肆殃。不信晋朝开国日，已闻叛贼树西方。