Fils de Cao Lin et petit-fils de Cao Pi, et donc arrière petit-fils deCao Cao.
À la suite de l’abdication de Cao Fang, il est choisi comme successeur par Sima Shi et monte sur le trône en 254. Lorsque Sima Shi meurt, il transfère le titre de “Régent-Maréchal” ainsi que tous les pouvoirs à Sima Zhao.
Il est contraint d’accompagner Sima Zhao lors de son expédition contre Zhuge Dan et plus tard, accompagné seulement de sa garde personnelle, il tente d’assassiner Sima Zhao. Cependant, sa tentative est totalement dérisoire et sous les ordres de Sima Zhao, transmis par Jia Chong, Cao Mao est tué par Cheng Ji lors d’un bref échange.
Après sa mort, il fut remplacé par Cao Huan , dernier empereur des Wei [1], en 260.