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咸熙二年十二月丙寅（266年2月8日），司马炎受禅即位，建立西晋，任命山涛为守（代理）大鸿胪，护送曹奂返回邺城。[12]
治理有方
泰始（266年－274年）初年，武帝加山涛为奉车都尉，晋爵为新沓伯。羊祜执政时，有人要陷害裴秀，山涛厉言正色保护裴秀，因此不合权臣之意，出任冀州刺史，加宁远将军。[13]
冀州风俗鄙薄，无推贤荐才之风。山涛鉴别选拔隐逸之士，查访贤人，表彰或任命三十多人，都显名于当世。山涛因此受到百姓士人的仰慕推崇，当地风俗也为之改变。[14]
侍母极孝
后来，山涛又转任北中郎将，督邺城守备事。后入朝为侍中，迁尚书。因母亲年老请求辞职，司马炎下诏说：“您虽然想要奉养老母，然而职务有上下公私之分，家中早晚有人侍奉医药，您应当暂割情爱，以兴一心在公之德。”山涛决心辞官，表疏上了几十次，司马炎很久才答应了他的要求，授议郎衔返回府第。司马炎因山涛清贫俭约，无法供养家人，特别供给每日膳食，加赐床帐被褥。礼遇厚重，当时没有人能与他相比。[15]
泰始十年（274年），山涛被任命为太常，因疾病没有就职。适逢母亲去世，他于是返回乡里。[16]
当时，山涛已年过七十，守丧超过常礼，亲自背土堆坟，亲手种植松柏。司马炎下诏任命山涛为吏部尚书。山涛以母丧身病为由辞让，表章情意恳切，此时司马炎皇后杨艳去世，山涛于是勉强扶持还洛阳。为诏命所逼迫，勉强就职。前后荐拔的人遍及京师和州郡，都是有用的人才。[17]
屡求逊位
咸宁（275年－280年）初年，转任太子少傅，加散骑常侍。又被授为尚书仆射，加侍中，领吏部事务。山涛因自己年老多病，坚意辞让，于是上表陈情。上章表数十次，很久没有就职理事。[18]
尚书左丞白褒奏山涛违诏。司马炎说：“山涛因病自求辞职，只是没有听从他的要求罢了。如山涛用人不当而坐罪是可以的，何必上下动手，颠倒轻重呢？不得再追究此事。”山涛内心不安，于是上表谢罪说：“自古以来行王道者守正而已。陛下不能因为一个老臣而改变国法，臣有何心向皇上陈辞。请照白褒所上之表处置，以显示不枉刑法。”司马炎又下手诏说：“白褒所奏是虚妄的，我所以未追究他的责任，是我不喜欢动辄发怒，您是明智而有度的人，哪能介意呢！应当就职理事，不让他们再上章表就是了。”[19]
山涛决心引退，因为堂弟媳发丧，返回外舍。司马炎下诏说：“山仆射近日暂时出居，因有所操劳而未还，这不是我坐侧席而待贤的意思。现派遣丞掾奉旨告谕，若身体尚未康复，便坐舆车抬回府寺。”山涛辞让不能获准，无奈之下才就职理事。[20]
山公启事
山涛再次任选职十余年，每逢官位有缺，总选又几位备用的人，看到诏旨倾向于某一人，然后才明言上奏，先将司马炎所想用的人提出，所以司马炎所想用的人，有时没有先提出来，众人不了解详情，认为是山涛凭自己的意愿用人。有人在司马炎面前说山涛的不是，所以司马炎亲手写诏告诫山涛说：“用人的标准是有才，不遗漏疏远孤贱而有才的人，教化才能遍行于天下。”而山涛还是照样行事，一年以后，众人的意见才平息。山涛所荐拔上奏的人物，列名成册，当时称为《山公启事》。[21]他前后选举百官都选贤用能，只有用陆亮，是司马炎诏命所任用的，与山涛意见不一，山涛争辩而司马炎不听。陆亮不久也因为贪污受贿而被罢免。[22]
山涛在朝处于各派之中，晚年时正值杨皇后亲党专政。山涛不愿用杨氏，多次讽谏司马炎，司马炎虽领悟其意而终究不能改正。后来，山涛因年迈病重，上疏告退说：“臣年近八十，苟延残喘于旦夕，若对国家还有毫末之益，怎能留余力于盛世。迫于衰老，不能再负重任。当今四海无事，天下思从教化，从民心而行无为之政，百姓自能正己。只是应当崇尚风教以使民俗归厚罢了，陛下又有何事可做。臣耳聋目昏，无力奋进。君臣父子之间无须掩饰，因而直陈愚情，希望答应臣的请求。”于是摘下帽子，赤脚徒步送还印绶。[23]
司马炎下诏安慰山涛，山涛上表苦苦求退，司马炎又下诏不许。尚书令卫瓘上奏说：“山涛因有小病，久不履职。频繁下诏，还不服从诏命。朝中议论以为这样不能成全他的高尚之节，也违背在职为公的要求。若山涛病情沉重，也不宜居官位。可免去山涛官职。”司马炎下诏给卫瓘说：“山涛有德操，素为众望所归，而深心退让，十分恳切。故连续下诏，必求改变他的主张，以匡扶朝廷，弥补缺漏。主事者不明诏书深意，反而加以曲解，这有损于崇贤之风，给我加上轻贤无德之名，怎能给远近之人做出表率呢？”山涛不得已又就职理事。[24]
王衍：①晻晻为与道合，其深不可测。[36]②此人初不肯以谈自居，然不读《老》、《庄》时闻其咏往往与其旨合。[36]
孙盛：①山涛通简有德，秀、咸、戎、伶朗达有俊才。于时之谈，以阮为首，王戎次之，山、向之徒，皆其伦也。[36]②涛雅素恢达，度量弘远，心存事外，而与时俛仰。[36]<