曹丕的直系后裔主要包括以下成员：
曹叡（魏明帝）
曹丕长子，226年继位，239年去世。他推行屯田制，巩固了曹魏政权。
曹芳（齐王）
曹叡养子，239年继位，254年去世。因无子嗣，被废为庶人，后迁封为齐王。
曹髦（少帝）
曹芳之子，254年继位，255年被处决。因荒废朝政，引发政变，最终被司马懿控制。
曹奂（景帝）
曹髦之子，254年继位，265年去世。他在位期间继续推行司马氏的改革，最终被司马炎篡位。
补充说明
曹丕共有九子，但只有上述四子继承皇位。其他儿子如曹昂、曹彰、曹冲等虽为直系后裔，但未称帝。
曹丕的妻子卞夫人、武宣皇后等母系亲属及养子曹真、曹休等虽与皇位有重要关联，但不属于直系后裔。