魏青龙二年（234年）二月，诸葛亮再次率十万大军兵出斜谷伐魏，并约东吴同时进攻。
诸葛亮到达郿县，将军队驻扎在渭水南面。司马懿率领军队渡过渭水，沿着河水筑营抵抗诸葛亮。司马懿对将领们说：“诸葛亮如果从武功出发，依山往东进发，那么确实值得担忧；他如果向西前往五丈原，你们就可以不必操心了。”诸葛亮果然在五丈原驻军。
雍州刺史郭淮建议司马懿先行占领北原这个地方。他认为如果诸葛亮跨过渭水登上北原，和北山连兵，断绝长安与陇西的通道，一定会导致民情不安，这对国家是很不利的。司马懿便派郭淮驻防北原。堑壕和营垒还没有筑成，蜀军就已浩浩荡荡杀来，郭淮带兵迎战，将蜀军击退。
诸葛亮前几次出兵失败，都是因为粮草运输跟不上，这次于是分出部队实行屯田，作为长期驻军的基础。屯田的士兵和渭水之滨的居民杂处，百姓安居乐业，军队不生私弊。
司马懿同诸葛亮相持了一百多天，诸葛亮屡次挑战，司马懿就是坚守不出。诸葛亮就把妇女用的服饰送给司马懿，恼羞成怒的司马懿上表请求出战。
魏明帝派遣卫尉辛毗持符节担任军师来节制司马懿的行动。护军姜维对诸葛亮说：“辛毗持符节到来，敌人不会再出战了。”
诸葛亮说：“司马懿本来就无心出战，所以还要向朝廷请求出战，是要向部下表示自己不是害怕出战而已。将在外君命有所不受，如果他真能够打败我，哪里还需要向千里之外的君主请战呀！”
诸葛亮派遣使者到司马懿军中，司马懿向使者询问诸葛亮的睡眠、饮食和其他情况，而不打听军事上的消息。使者回答说：“诸葛先生早起晚睡，凡是二十杖以上的责罚，他都亲自批阅；吃的饭食不到几升。”
司马懿对别人说：“诸葛孔明进食少而事务繁重，如此下去恐怕不会坚持太长时间！”
诸葛亮病重的消息传到成都，后主派遣尚书仆射李福前去探望，顺便询问国家大事。李福和诸葛亮谈完话，辞别离去，几天之后又再回来。(www.xing528.com)
诸葛亮说：“你这次来的目的我都知道，上次虽然谈了一整天，有些事却还没有交代，所以你又来听取决定。你所要问的事，蒋琬可以担当。”
李福说：“再请问蒋琬之后，谁可担当重任？”
诸葛亮说：“费祎可以继任。”
李福又问费祎之后谁可继任，诸葛亮没有回答。
这个月，诸葛亮在军中去世。长史杨仪整顿军马撤退，司马懿得知消息后率领军队追赶蜀军。姜维让杨仪调换战旗顺序，擂响战鼓，像是要向司马懿进攻。司马懿见状，立即下令军队后退。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：“死诸葛吓走活仲达。”
司马懿听到后，笑着说：“这是因为我能够猜测活着的诸葛亮，不能够猜测死了的诸葛亮的缘故。”司马懿到诸葛亮驻军营垒察看后，也不禁称赞诸葛亮为天下奇才，他追到对岸，也不能追上蜀军，于是便撤军了。
蜀军各路军队返回成都。朝廷宣布大赦，赐诸葛亮谥号“忠武侯”。当初，诸葛亮曾上表汉主说：“我在成都有桑树八百株，薄田十五顷，除了供给家人衣食之外，还能有一些富余，我也不另置产业来增加收入。我死的时候，一定不让家里有多余的绢帛、外面有多余的钱财，而辜负陛下。”事实也确实如此。
蜀地民众请求为诸葛亮建庙祭扫，后主没有准许。但逢时节百姓就自己在路上祭祀。步兵校尉习隆等人向后主建议在沔阳诸葛亮的墓地附近，建一座庙用于祭祀，使百姓不必再私下祭祀。蜀后主刘禅同意了。之后，祭祀诸葛亮的人络绎不绝。
殒大星汉丞相归天
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