这年春天，诸葛亮率领大军兵出斜谷口，同时写给孙权一封书信，表明其北伐之心，并请求其从东吴进攻魏国。孙权接受了诸葛亮的请求，答应其会出兵曹魏。诸葛亮得到孙权的响应后，继续领兵北进，于四月来到了魏国郿县，扎营于渭水南岸的五丈原。
魏国方面，司马懿一听说诸葛亮再次来犯，急忙领兵前往阻挡。此时司马懿部下的将领皆认为应该在渭水以北与诸葛亮隔水相持，然而司马懿不这么认为，他率领军队渡过渭水，沿岸设点阻击。司马懿在分析了形势后，对诸将说：“亮若勇者，当出武功依山而东，若西上五丈原，则诸军无事矣。”后来得知诸葛亮果然上五丈原时，魏将无一不感到欣喜，仿佛胜利已经在望了。
就在魏军一片胸有成竹的乐观气氛下，有一个人却皱起了他的眉头，这个人就是郭淮。郭淮并不以为诸葛亮进驻五丈原，魏军就能多轻松，相反，他认为诸葛亮必定会派兵到北原攻打自己，以便阻断陇道，切断陇右与关中的联系，魏军将不得不应战，因此他建议司马懿率先进驻北原。
司马懿听了郭淮所言觉得深有道理，从而意识到北原的重要性，于是便命郭淮等人率兵移屯北原，阻挡诸葛亮。郭淮立即率领军队进驻北原据守，然而堑垒尚未完成，诸葛亮已经派兵前来攻城。在郭淮的坚守下，诸葛亮无法攻下北原，两军遂处于对峙状态。诸葛亮只好领兵西行，做出欲攻西围的样子。然而郭淮又看出了他的计策，他认为诸葛亮进攻西围是假，东进攻取阳遂才是真。
诸葛亮果然领兵来到阳遂城下，然而魏军因郭淮的提议，早就做好了万全准备，因此得以顺利击退敌军。看来到目前为止，郭淮的表现都足以令人称奇。
诸葛亮要速战速决，然而司马懿听从魏明帝的指示，面对诸葛亮的进攻，坚守不出。
司马懿的坚守当然不是因为害怕诸葛亮，他是在等待一个好的机会，这是守城一方逼退攻方的惯用伎俩。而有一次就让司马懿揪到了一个机会。
那次，诸葛亮派虎步监孟琰驻扎武功水北。孟琰前往驻扎后，水势渐涨，使他和诸葛亮失去了联系。司马懿见孟琰和诸葛亮之间的通路被阻绝了，知道两军相离难以援助，立即派军进攻孟琰。诸葛亮见状，火速派出工兵架桥，另一方面派出弩兵对着司马懿的部队隔岸射箭。司马懿攻孟琰不下，眼见桥就快架好了，只得立即退兵。(www.xing528.com)
退兵后的司马懿更加不愿轻易出战了，他要瞧准一个极其有把握的机会，一举逼退诸葛亮。而诸葛亮这边，眼见日子一天天过去，从出兵到现在已有半年，他再也等不了了，在多次逼迫司马懿出兵不成之下，诸葛亮竟想出了一个很不体面的方法。
诸葛亮命使者给司马懿送去了一样礼物。司马懿打开一看，原来是一套女性的服饰。诸将一看，虽觉有几分好笑，却也不得不为司马懿感到羞愧。被人当成一个女人看待，这对于一个驰骋沙场的七尺男儿是多大的羞辱。因此诸将都为司马懿打抱不平，也多少为自己身为其部下而感到羞愧和愤怒，因此没有一个不提出出战的请求。
司马懿明白每个人都在气头上，这个时候说再多道理都是没有用的，因此他只好上表魏明帝，请求魏明帝指示是否出战。
司马懿上表魏明帝不过是为了拖拖时间，一份表传到曹叡那里，再从曹叡那里传回一份诏令，在这段时间里，武将的愤怒也基本可以消除了。另外，魏明帝若回书指示“坚守”，那么也刚好能借魏明帝来压压诸将，让诸将明白无故请战是没必要的。果然，魏明帝不许司马懿出兵，诸将见魏明帝意志如此，遂也不再轻易请战。
后来诸葛亮又遣使求战，然而这次司马懿却不谈军事，反而问使者：“诸葛公起居何如，食可几米？”使者回：“三四升。”然后又问政事，使者说：“二十罚以上皆自省览。”经过这一番涉及私人生活的谈话，让司马懿明白了诸葛亮一直都事事亲力亲为，食少事烦，故而大喜道：“诸葛孔明其能久乎！”
果不其然，诸葛亮终因积劳成疾而病倒，病情日益恶化。司马懿得知后，趁诸葛亮病重不能统军之时，率军袭击其后方，大胜。消息传到了成都，刘禅派李福去探望诸葛亮，诸葛亮对李福讲述了自己死后的国家大计，又对各将领交代好后事。过了几天，秋风刚拂向人间，诸葛亮的生命便在这寒意中消逝了。
至此，诸葛亮的北伐终于结束了。诸葛亮虽心有大志，然而硬是以一州之地强攻中原强魏，如此不顾战略失策，纵使竭忠尽智，也终难实现生平大志。兼之其生性谨慎，不敢用险，想以平稳之计来慢慢掏尽曹魏，然而曹魏又不吃他这一套，他耗，司马懿便跟他耗，可是一个小国如何耗得过大国？所以司马懿说他是：“亮志大而不见机，多谋而少决，好兵而无权。”
诸葛亮死了，司马懿后因功升任太尉，其在曹魏的政治地位扶摇直上，为后来的司马代曹开了一个很好的头。
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