蜀国降都督张翼执法严峻，南方夷人首领刘胄起兵叛乱。丞相诸葛亮命参军巴西人马忠接替张翼，调张翼返回。他的部下告诉张翼应即速返归接受处罚，张翼说：“不对，我是因为蛮夷叛乱，没有能力平息，因此被召回。可是，接替我的人还没有到达，而我正身临战场，应当转运粮食积存谷米，作为消灭叛敌的资本，怎么可以因罢黜的缘故而使国家的军务荒废呢？”于是统筹兼理毫不松懈，马忠抵达后才出发返回。马忠利用张翼打下的基础，击败刘胄，并杀了他。
诸葛亮鼓励发展农业，训练军队，制作木牛、流马为运载工具，运粮集存在斜谷口，修整斜谷屯积军粮和物资的仓库；百姓和士兵得以休息，前后三年，才动用他们。
魏明帝青龙二年（甲寅，公元234年）春季，二月，诸葛亮倾十万大军从斜谷出兵攻魏，并派遣使节前往吴国相约同时大举出兵。
三月，庚寅（初六），山阳公刘协去世，魏明帝身穿素服发丧。（东汉最后的皇帝终于死了，曹魏的灭亡也快了）
夏季，四月，流行瘟疫。
诸葛亮到达县，大军驻扎在渭水的南面。司马懿率领军队渡过渭水，背水立营抵御诸葛亮，对将领们说：“诸葛亮如果从武功出兵，依山而往东，确实可怕；如果向西前往五丈原，将领们就没事了。”诸葛亮果然驻扎在五丈原。
雍州刺史郭淮对司马懿说：“诸葛亮肯定争夺北原，应当先去占据它。”议论的人多数都说不必这样，郭淮说：“如果诸葛亮跨过渭水登上北原，和北山连兵，断绝长安通往陇西的道路，使百姓和羌人动荡不安，这对国家是不利的。”司马懿便郭淮驻防在北原。营垒还没有筑成，蜀炽大部队已经到来，郭淮迎战，击退了蜀军。
诸葛亮因为前几次出兵，都是由于运粮跟不上，使自己的志向不能伸展，就分出部队实行屯田，作为长期驻军的基础，屯田的士兵和渭水之滨居民杂处在一起，而百姓安居乐业，蜀军并无私弊。
司马懿同诸葛亮相持了一百多天，诸葛亮多次挑战，司马懿就是不出兵。诸葛亮就把妇女使用的头巾、发饰和衣服送给司马懿，司马懿恼羞成怒，上表请求出战。明帝派遣卫尉辛毗执持符节为军师来节制司马懿的行动。护军姜维对诸葛亮说：“辛毗持符节来到，贼军不会再出战了。”诸葛亮说：“司马懿本来就无心作战，所以一定要请求出战，是向部众表示敢于用武而已。将领在军中，君主的命令可以不接受，如果他能制胜我军，难道还要远隔千里而请求作战吗？”
诸葛亮派遣使节到司马懿军中，司马懿向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！”
诸葛亮病重，汉后主派遣尚书仆射李福前来问候，同时询问国家大事。李福来到，诸葛亮谈话完毕，辞别而去，几天之后又回来。诸葛亮说：“我知道您返回来的意图，近来虽然整天谈话，有些事还没有交待，又来听取决定了。你所要问的事蒋琬适合。”李福道歉说：“日前确实不曾询问，如您面年这后，谁可以担负重任，所以就又返回。再请问蒋琬之后，谁可承担重任？”诸葛亮说：“费可以继任。“又问费这后怎么样？诸亮没有回答。
这个月，诸葛亮在军中去世，长史杨仪整顿军队而退。百姓跑着去报告司马懿，司马懿追赶汉宫。姜维命令杨仪调转战旗方向，擂响战鼓，象是即将对司马懿进攻。司马懿收军后退，不敢向前*进。于是杨仪结阵离去，进入斜谷之后才发丧。百姓为此事编了一句谚语说：“死诸葛亮吓走活仲达。”司马懿听到后笑着说：“这是我能够意料诸葛亮活着，不能料想诸葛亮已死的缘故。”司马懿到诸葛亮驻军营垒处所察看，感叹说：“真是天下的奇才啊！”追到赤岸，没有追上蜀军而还。
起初，蜀汉前军师魏延，勇猛过人，善待士兵。每次跟随诸葛亮出兵，总是请求带兵一万人，和诸葛亮分道行军队一样，诸葛亮制止而不许可。魏延常说诸葛亮胆怯，叹息抱怨自己的才干没有得到充分发挥。杨仪为人干练机敏，诸葛亮每次兵，杨仪常常规划调遣部队，筹办粮谷，不假思索，即刻便完，军事节制调度，都依靠杨仪办理。魏延性格矜持高傲，当时众将都避而让之，只有杨仪对他不加忍让，魏延最为忿恨，如同水火不能相容。诸葛亮深深爱惜二人的才干，不忍心偏废任何一方。
费祎出使到吴国，吴王酒醉，问费祎说：“杨仪、魏延是像牧童一样的小人，虽然曾经以鸡鸣狗吠的本事有益于时务，但是既已任用他俩，情势不能轻视。如果一旦诸葛亮不在了，必定发生祸乱，各位糊涂，不知道对此要用心防备，难道这就是所谓谋及子孙吗？”费祎答道：“杨仪、魏延的不和，是起因于私忿，而没有黥布、韩信的叛逆心意。如今正在扫除强敌，统一华夏，功劳依靠人才来成就，业绩需要人才来扩展，如果舍弃他们而不任用，防备他们造成后患，就如同防备发生风波反倒弃舟楫一样，不是最好的办法。”
诸葛亮病危的时候，与杨仪和司马费祎等安排死后退军的调度，命令魏延殿后阻击追敌，姜维作为副将；如果魏延不服从命令，军队便自行出发。诸葛亮去世，杨仪秘而不发丧，让费祎去魏延处揣度他的意向。魏延说：“丞相虽然去世，还有我在。相府亲信和官属，便可将遗体送还归葬，我当亲自统率各路大军攻击贼军；怎么能因一人死去而废弃天下的大事呢？何况我魏延是何等人，就应当被杨仪约束，作断后的将军吗？”他就私自和费祎共同作出撤退和留下的安排，让费祎亲笔写信连同自己签名，传告下面将领。费祎欺骗魏延说：“我当为您回去向杨仪解释，杨仪是个文官，很少经历军事，一定不会违抗尊命。”费出来，策马奔驰而去。魏祎延旋即后悔，但已追不到费祎了。
魏延派人窥探到杨仪等人打算按照诸葛亮既定的计划，各军营依次带领部队撤还。魏延勃然大怒，抢在杨仪没有发兵之前率领所属部队径先南归，所过之处烧绝栈道。魏延、杨仪各自上表说对方叛逆，一天之内，羽书一并送到都城。汉后主以此事询问侍中董允、留府长史蒋琬，董允、蒋琬都担保杨仪而怀疑魏延。杨仪等人命令砍伐山林打通道路，日夜兼程行进，紧随在魏延之后。魏延先到，占据南谷口派兵迎击杨仪等人，杨仪等命将军何平在前面抵御魏延。何平叱责先登上南谷口的士兵说：“诸葛公死，尸骨未寒，你们怎如此！”魏延的部众知道魏延理亏，不愿为他卖命，都四散逃走。魏延独自和他的儿子共几个人逃奔汉中，杨仪派遣将领马岱追杀了他们，最终诛灭魏延三族。蒋琬率领宿卫各军北上赶汉中，走出几十里，魏延被杀的音讯传来，于是回军。开始时，魏延想杀杨仪等人，希望舆论让自己代替诸葛亮辅政，所以不向魏投降而南还攻击杨仪，确实没有叛逆之心。
各路大军返回成都，大赦天下，赐诸葛亮谥号为忠武侯。当初，诸葛亮曾上表汉王说：“我在成都有桑树八百株，薄田十五顷，家中子弟衣食，自有富裕，我没有别的收入增加家产。臣死去之日，必不让家内有多余的绢帛，家外有多余的钱财，而有负陛下。”最后，果如其所言。
丞相长史张裔常称赞诸葛亮：“他行赏不遗忘疏远的人，处罚不宽恕亲近的人，封爵不允许无功者取得，刑责不因为是权贵而免除。这就是贤能者和一般人都能够忘身报国的原因。”
当初，长水校尉廖立，自以为才气名声适宜作诸葛亮的副手，常因职位调动频繁，抱怨诽谤，怏怏不已。诸葛亮罢免廖立为平民，放逐到汶山。到诸葛亮去世，廖立流着泪说：“我终生要做野人了！”李平听到噩耗，也发病而死。这是由于李平常常希望诸葛亮再次收用自己，得以补过，而料想后来的当权者不能这样做的缘故。
蜀地民众请求为诸葛亮建立祭庙，汉王不准。百姓于是随着岁时节令在路上自己祭祀。步兵校尉习隆等向上建议：请在靠近诸葛亮墓地的沔阳，建立一个祭庙，断绝私人祭祀。汉后主同意了。
汉后主任左将军吴懿为车骑将军，授予符节，督领汉中，任丞相长史蒋琬为尚书令，总管国事，不久又给蒋琬加官行都护，授予符节，兼益州刺史。当时刚刚失去统帅，远近都惶惶不安，蒋琬则出类拔萃，处在百官之首，既没有悲戚的面容，也没有高兴的样子，神态举止，如同平日。于是逐渐赢得人心。
吴国听说诸葛亮去世，害怕魏乘机攻取蜀地，增加巴丘守军一万人，一是打算用以救援，二是打算待机分割。蜀国听到后，也增加永安的守军的以防止非常情况发生。汉后主命右中郎将宗预出使吴国，吴王问道：“吴国与西蜀，尤如一家，可是听说西蜀却增加了白帝城的守军，为什么？”宗预对答说：“我认为吴国增加巴丘的军队，西蜀增加白帝城的守卫，都是符合时势的必然举动，都不足以互相询问。”吴王大笑，称赞他抗言不屈，言无所隐。对他的礼遇仅次于邓芝。