诸葛亮很高兴，说道：“你们真能归顺朝廷，实在是南中百姓的造化。”他尽心教导孟获，终于使孟获成为南中的有用人才。
南中四郡平定之后，有人对诸葛亮说：“南人叛附不定，您必须留大军镇守，才能保这里平安无事。”诸葛亮说：“我的大军全部带回成都。留兵太多，不利于我北伐曹魏，留兵太少，不但没用，反而使南人对我不满。”
诸葛亮将所有军队悉数带回成都，完全相信南人。从此以后，南中果然再无叛乱发生。而且，部分南人还接受诸葛亮的训练，组成一支“飞军”，参加了北伐曹魏的战争。
马谡失街亭
227年冬，诸葛亮率领大军进入汉中，进行第一次北伐。临行前，诸葛亮给后主上了一道《出师表》。在文章中，诸葛亮指出南方已经安定，军队经过训练，应当北伐曹魏，夺取中原。他还规劝后主要亲贤臣，远小人，否则就会出现东汉桓帝、灵帝的灾祸。
没过多久，蜀军对祁山发动攻击。虽然祁山久攻不下，但天水、南安、安定三郡都脱离曹魏，归降蜀汉。
这时，魏文帝已死，其子魏明帝在位。明帝听说失了三郡，就命令张郃率领一支军队抵挡蜀军。诸葛亮对众将说：“张郃大军来到，街亭（今甘肃庄浪东南）首当其冲，谁愿意带兵去那里驻守？”参军马谡说：“我愿意承担这个任务。”
诸葛亮就派马谡去街亭，让王平做他的副手。为了防止意外情况发生，诸葛亮对马谡叮嘱道：“你必须在路口扎营，否则难以抵挡敌军。”
马谡到了街亭，就亲自去察看地形，他对王平说：“街亭有一座高山，非常险要，咱们可在山上扎营。”王平劝阻道：“咱们必须在路口扎营！如果非要驻守高山，一旦魏军来到，将这座孤山团团围住，试问您如何对敌？”马谡说道：“我凭险冲杀，何患敌军不败？”
王平又说：“如果魏军切断水源，您怎么办？”马谡说：“如果那样，正好使我军‘置之死地而后生’，更能激发士卒的战斗力。”王平见无法说服马谡，就要求马谡拨给他一千士兵，让他在山下驻守。
张郃到了街亭，见马谡驻守在一座孤山上，觉得有机可乘。他在山下修筑了坚固的营垒，把这座山围了起来。马谡命士兵往外冲杀，士兵不敢向前。马谡大怒，连杀两人，士兵才向魏军冲击。但张郃坚守大营，乱箭齐发。蜀军不但没有破坏敌军的营垒，反而损失了很多士兵。
张郃又将水源切断，蜀军没有水，无法做饭，军心大乱。张郃看到进攻的时机已到，就带兵攻山。蜀军抵抗不住，四散奔逃。马谡无奈，只得杀出重围逃走。
驻扎在高山西面的王平，见马谡吃了败仗，就命令士卒击鼓呐喊。张郃怀疑有蜀国伏兵，不敢轻进，马谡才带着残兵败队逃了回去。街亭陷落，使诸葛亮失去了进攻魏军的有利地势。蜀军只好退回汉中，天水、南安、安定三郡又被魏国占领。
诸葛亮回转汉中后，命人将马谡押了过来，说道：“街亭关系我军北伐的成败。竟然你不听王平的正确意见，导致街亭陷落，三郡失去。我若不将你斩首，教我何以服众？”马谡非常后悔，流着眼泪说：“我罪该万死！我一直把丞相当父亲看待，丞相也待我恩重如山。我的儿子还小，希望丞相另眼看待。”
诸葛亮说道：“我一定好好照顾你的儿子，你不必多说了。”然后诸葛亮摆摆手，让刀斧手将马谡推出行刑。马谡死后，诸葛亮大哭不止。蒋琬对他说：“现在马谡已经明正典刑，丞相为何还哭泣？是不是觉得马谡是个人才，杀了太可惜？”
诸葛亮说：“并非如此。当年先帝爷在白帝城托孤的时候，曾对我说：‘马谡言过其实，不可大用。’都怪我不听先帝之言，才有今日这场大败！我恨自己为什么遇事不明，用错了人。”于是，诸葛亮封赏王平，给后主上了一份奏章，请求自贬三级。
后主看罢奏章，觉得诸葛亮态度诚恳，就将他连贬三级，降为右将军，但仍执行丞相的职权。不久，诸葛亮带兵包围陈仓，虽然屡攻不克，但退兵时斩杀了魏将王双。228年，诸葛亮又进行第三次北伐，进驻建威（今甘肃文县西北），前锋部队占领了武都、阴平。后主见诸葛亮立了大功，就恢复了他丞相的职务。
五丈原
229年4月，吴王孙权自立为帝，将国都由武昌迁到建业。他就是吴大帝。蜀汉大臣都主张与东吴断绝关系，诸葛亮却说：“孙权老贼欲称帝久矣，但我们为了北伐曹魏，还得和他保持友好关系。”
公元231年2月，诸葛亮进行第四次北伐，攻打魏国祁山。魏明帝派司马懿和张郃率大军开赴祁山前线。诸葛亮命令王平继续攻打祁山，自己则率主力部队到下圭迎敌。4月，魏军渡过渭水，背水扎营。蜀军也来到这里。
司马懿知道诸葛亮远道而上，带来的军粮不多，就驻守险要的地方，无论蜀军怎样挑战，就是不出营作战。诸葛亮见敌军闭营坚守，只得作长久作战的打算。他发明了木牛、流马等车辆，从后方运送军粮，效果很好。
魏军众将都对司马懿说：“司马公害怕蜀兵，就好像怕老虎一样，岂不让人耻笑？”司马懿只得说：“既然你们都愿作战，咱们就出营攻击，不过要找个好机会。”5月，魏军与蜀军交战。诸葛亮让魏延、高翔、吴班各率一支人马，全力攻击魏军。战斗打了整整一天，魏军大败。蜀军的战利品有三千颗头颅，五千套盔甲。
就在这时，督运粮草的李严假传圣旨，调蜀军回汉中，再加上蜀军粮草已尽，诸葛亮只好撤退。司马懿派张郃追击，结果中了诸葛亮的埋伏，张郃死于乱箭之下。诸葛亮回成都以后，将李严罢官，流放到梓橦。
公元234年，诸葛亮率领十万大军，来到渭水南岸的五丈原安营。他让士兵跟百姓一块种田，准备长期作战。司马懿也带领魏军渡过渭水，背水扎营，坚守不战。这时，吴大帝孙权派出三路人马攻打魏国。魏明帝亲率大军拒敌，还下圣旨给司马懿，不让他出营作战。
没过多久，东吴军队吃了败仗，退了回去。而魏、蜀两军也在五丈原相持了一百天。诸葛亮给司马懿送去了女人的衣服和服饰，并写信给他：“你胆小如鼠，不敢出战，与妇女有什么区别？”司马懿却装出一副高兴的样子，接受了蜀国的礼物。
魏营众将见主帅受到羞辱，都要求和蜀军决战。司马懿为了安抚众将之心，故意向魏明帝上表，请求和蜀军打一仗。佯装生气，上表明帝请求出战。魏明帝知道司马懿的心意，就派卫尉辛毗持节到渭南，不许魏军出营。
蜀军众将听到这个消息，都觉得惋惜。诸葛亮叹道；“司马懿根本不想与我军交战。常言说，将在外，君命有所不受。如果他真想与我军交战，就不会千里请战了。”
过了几天，诸葛亮在军营中病死。蜀军将领听从诸葛亮的临终遗嘱，将他的尸体置于车内，从容撤退。司马懿料定诸葛亮已死，就带着兵马追击。魏国大军刚过五丈原，蜀军突然回头攻击。
司马懿大惊失色，急忙带兵后撤。魏军丢盔弃甲，自相践踏，死者数不胜数。司马懿一口气逃了五十里，才不再逃窜。他摸着自己的头说：“我的头还在吗？”魏军逃窜的时候，蜀军不慌不忙地后退，留一千人断后。蜀军进入斜谷后，哭声震天，军中扬起白旗。
司马懿得知诸葛亮真的死了，才说：“我能预料活的诸葛亮，不能预料死的诸葛亮啊！”老百姓都说：“死诸葛能走生仲达。”（意思是：死的诸葛亮能吓走活的司马懿。司马懿字仲达。）司马懿还跑到蜀军扎营的地方，见蜀军的阵势非常精妙。他叹道：“诸葛亮真乃天下奇才！”
蜀军回到汉中后，后主根据诸葛亮的生前遗愿，将他葬于定军山。诸葛亮的墓穴依山而建，大小只能容下一副棺木。他只穿平时穿的衣服，没有任何殉葬品。后主给他定谥号为忠武侯。
司马懿装病
诸葛亮死后，蜀汉无力进行大规模的北伐，魏蜀边境暂时无事。魏明帝不受外力侵扰，却因为没有儿子，为皇位的继承问题担起忧来。他没有从兄弟中选择继承人，而是抱养了一个婴儿曹芳，封为齐王。
公元239年，魏明帝曹叡病危。明帝封曹爽为大将军，司马懿为太尉，并紧急召见他们。魏明帝拉着司马懿的手，对他说：“我病情严重，命不久矣。齐王年仅八岁，还不懂事，希望你和曹爽尽心辅佐，不要辜负我的希望！”
然后，明帝又对齐王曹芳说：“司马公劳苦功高，你要格外尊重他。”明帝让司马懿拉齐王的手，齐王亲热地搂着司马懿的脖子。魏明帝说：“太尉不要忘了与齐王的感情。”说完，他泪如雨下。司马懿也流下了眼泪。
明帝死后，葬于高平陵，齐王曹芳即位。曹爽不想让司马懿掌权，就对皇上说：“太尉功高盖世，应当将他升为太傅。”曹芳点头同意。曹爽立即宣司马懿上殿，封他为太傅，让他交出带兵的印信。司马懿没有防备，在惊慌之中交出兵权。
曹爽封弟弟曹羲为中领军，曹训为武卫将军，把禁军的指挥权交给他们。曹爽的亲信何晏、邓飏、李胜、丁谧等都占据要职。群臣见曹爽不重用贤才，一味培植私人势力，都对他产生不满情绪。
公元248年冬，曹芳想去高平陵祭拜，曹爽准备带兄弟们一块去。大司农桓范足智多谋，有“智囊”之称，他提醒曹爽说：“大将军要陪天子祭天，不能带兄弟几人一同去。如果非要一起去，就难以应对城中发生的变故。”
曹爽说道：“城中还有人会造反吗？”桓范说：“城中尚有三只猛虎，就是司马懿与其子司马师、司马昭。”曹爽为了摸清司马懿的虚实，就派李胜去太傅府拜访。此时司马懿为使曹爽大意，自称风痹病复发。
李胜看到司马懿披头散发，有两个婢女扶着他。李胜说道：“好久没见太傅了，想不到您生病了。现在圣上封我为本州刺史，特意向您辞行！”李胜是荆州南阳人，所以称荆州为本州。
司马懿说道：“并州离匈奴很近，您可要提防敌人侵犯。”李胜纠正道：“不是并州，是荆州。”司马懿又说：“你已到了并州？”李胜又说：“圣上让我回荆州为官。”司马懿说道：“我才明白，你从荆州来。”
李胜对司马师说：“太傅的病情怎么这样严重？”旁边有人说：“太傅耳聋了。”李胜说：“借文房四宝一用。”有人拿来文房四宝，李胜写下“赴荆州”三字。司马懿这才长叹一声，对李胜说：“我刚才真是糊涂了。您能回乡为官，真是太好了。”
说着，司马懿以手指口，表示自己口渴。婢女们拿碗粥来喂他，他的嘴唇一再颤抖，粥流到了胸前的衣襟上。司马懿对李胜说：“我现在身染重病，活不长了。您见到大将军，一定要为我的两个儿子美言几句。”说完话后，他躺在床上，大口喘气。
李胜回去对曹爽说：“司马懿已经形神俱散，您不必多虑。”249年正月初六，曹芳出南门直奔高平陵，曹爽兄弟随行。等曹氏君臣走远了，司马懿立即命人占领曹爽兄弟的军营，自己去见郭太后，说曹爽有误国之罪，郭太后下令关闭城门。司马懿趁机调动军队，接管武库，驻军洛水浮桥。
