建兴八年（230年）秋，魏军三路进攻汉中，司马懿走西城（今陕西省安康市西北），张合走子午谷，曹真走斜谷。

诸葛亮驻军于城固（今陕西省城固县东）、赤坂（今陕西省洋县东二十里）。

时大雨三十余天，魏军撤退。

同年，诸葛亮使魏延、吴懿西入羌中，大破魏后将军费曜（瑶）、雍州刺史郭淮于阳溪（南安郡内，当在今甘肃省武山西南一带）。

建兴九年（231年）二月，诸葛亮率大军攻祁山，始以木牛运。

时曹真病重，司马懿都督关中诸将出拒。

诸葛亮割麦于上邽（今甘肃省天水县）。

司马懿追亮至卤城（今甘肃省天水市与甘谷之间），掘营自守，有“畏蜀如畏虎”之讥。

同年五月，诸葛亮使魏延、高翔、吴班赴拒，大破司马懿，汉军获甲首三千级，玄铠五千领，角弩三千一百张，于是司马懿退还保营。

魏军卸甲轻装，日夜兼程，在汉阳与诸葛亮相遇，司马懿派将军牛金率轻骑做饵，诸葛亮退兵至祁山，屯兵卤城，据南北二山，堵水筑围墙。

魏军攻破，大破蜀军，俘获斩首数万。

六月，李严因运粮不济呼诸葛亮还师。

张合追亮退兵至木门，中箭身亡——此为二出祁山。

建兴十年（232年），诸葛亮在黄沙休兵劝农，制作木牛流马等，并且练兵讲武，准备再次北伐。

建兴十一年（233年）冬，诸葛亮为再次北出祁山派遣诸军运米，集结大军于斜谷口，治斜谷邸阁。

建兴十二年（234年）二月，诸葛亮经过三年劝农讲武的准备，率大军出斜谷道，据武功五丈原（今陕西省岐山南），屯田于渭滨，同时派使臣到东吴，希望孙权能同时攻魏。四月，蜀军到达郿县，在渭水南岸的五丈原下扎营寨。

司马懿则率领魏军背水筑营，想再次以持久战消耗蜀军粮食，令蜀军自行撤退。

魏将郭淮认为蜀军必会争夺北原，司马懿认同，便派郭淮先前往防备。果然，蜀军到来，但被郭淮击退。

诸葛亮考虑到前几次北伐都因为运粮不继，导致功败垂成，于是开始在渭、滨的居民之间屯田生产粮食，百姓亦相安无事，一切如常。

而孙权也响应蜀汉，亲率十万大军北上攻魏，但被魏明帝曹叡亲自率军打败。

诸葛亮派虎步监孟琰驻武功水北，适逢水涨，阻断了诸葛亮和孟琰的联系。司马懿趁机出兵进攻孟琰。

结果诸葛亮一方面派工兵架桥，一方面派弩兵向司马懿的部队射箭。司马懿看到桥快架好，只好撤退了。

魏、蜀两军相峙了百多日，其间诸葛亮多次派人挑战，司马懿军始终坚守不出。

其后诸葛亮故意让人带一套女人的衣服、头巾送给司马懿，表示司马懿就像女人一样。

魏军将领见此情形都火冒三丈，纷纷要求出战，为了搪塞将领们的要求，司马懿假意上表给魏明帝请战。

曹睿便派卫尉辛毗为军师，到前线节制司马懿。

司马懿曾向蜀汉使者询问诸葛亮的睡眠、饮食和办事多少，不打听军事情况，使者答道：“诸葛公早起晚睡，凡是二十杖以上的责罚，都亲自披阅；所吃的饭食不到几升。”

司马懿告诉人说：“诸葛孔明进食少而事务烦，他还能活多久呢！”

诸葛亮乃分兵屯田，在魏国境内与魏国百姓共同种粮自给自足，打算长期驻扎下去，但诸葛亮却因过于操劳而病重。

八月，诸葛亮病情日益恶化。

司马懿趁诸葛亮病重不能统军，于是亲自率军袭击蜀军后方，斩五百余人，获牲口千余头，降者六百余人。

诸葛亮病重之际，蜀主刘禅派遣尚书仆射李福前来军前问候，同时询问国家大事。

李福与诸葛亮谈话完毕，辞别而去，几天之后又回来。

诸葛亮说：“我知道您回来的意图，近来你虽然整天与我交谈，但有些事还没有对你交待，所以你又回来听取。你所要问的事蒋琬最适合。”

李福连忙道歉说：“日前确实不曾询问，等到您百年之后，谁可以担负国家重任，所以就又返回。再请问蒋琬之后，谁又可承担重任？”

诸葛亮说：“费祎可以继任。”

李福又问费祎之后谁可接任？

诸葛亮没有回答。

同时，诸葛亮也对各将领交代后事，要杨仪和费祎统领各军撤退。

由魏延、姜维负责断后。

不久，诸葛亮在军营中去世。

而杨仪、姜维按照诸葛亮临终的部署，秘不发丧，整顿军马从容撤退。

司马懿认为诸葛亮已死，率军追击，姜维推出雕刻成诸葛亮模样的木雕并率领大军回返，司马懿看到诸葛亮（木雕），认为诸葛亮装死引诱魏军出击，赶紧飞马撤退，奔行数里，司马懿数次问左右将领：“吾头尚在否？”

众将俱回：“尚在。”

司马懿不敢再追赶。

于是蜀军从容退去，进入斜谷后，才讣告发丧，而此事后来也被百姓为之谚曰：“死诸葛走生仲达”，司马懿听闻蜀军在斜谷发丧后自嘲道：“吾便料生，不便料死故也。”

其后，司马懿视察蜀军遗留的营寨，感叹说：“诸葛亮真是天下奇才。”

而我，在诸葛亮发丧之后，将诸葛亮尸体带往夫妻空间，消耗了500个功德分，将他复活。