五出祁山终累死，诸葛亮星落五丈原
吴蜀联盟的恢复，南中叛乱的平定，解除了后顾之忧，诸葛亮便进一步“治戎讲武”，准备北伐。
227年春，诸葛亮领兵进驻汉中，伺机进击。临行前他给刘禅上了一个表章——《出师表》，陈述出师的原因，表明统一中原的壮志。他说：
“我本来是一个平民，在南阳耕种土地，只想在乱世之中保全性命，不图在诸侯中求名得官。先帝（指刘备）不因我卑下鄙陋，三次来草庐中看我，向我询问天下大事。我因此非常感激，答应为先帝奔走效力。……现在南方巳经平定，兵甲巳经充足，应当奖率三军，北定中原，铲除奸凶，兴复汉室， 还于旧都。这是我用来报答先帝，并效忠于陛下所应尽的职责。”
在《出师表》中，诸葛亮希望刘禅广泛听取臣下意见，发扬光大先帝刘备遗留的美德，振作士气，不应妄自菲薄，看轻自己，不要堵塞臣子忠谏之路。
在《出师表》中，诸葛亮还希望刘禅坚持“任人唯贤＂的方针，信用郭攸之、费祎、董允（董和子）、向宠、张裔、蒋琬等“志虑忠纯'、“真亮死节”之臣。他还希望刘禅广开言路， 实行“纳言之政”，赏罚分明，不使“内外异法”。
诸葛亮进驻汉中后，没有马上发兵攻魏，除加紧练兵备战外，他做了争取曹魏新城太守（治上庸）孟达的工作。新城郡位于汉中郡侧后，如果策反成功，在军事上是很有利的。
当魏明帝得知这一消息后，派司马懿领兵处理此事。司马懿倍道兼行，先发制人，将孟达镇压，诸葛亮策反孟达的工作失败了——虽然失败了，但也算解决了汉中的后顾之忧。
01、为何不采纳魏延之计
228年春，诸葛亮从汉中领兵北上。在出发前，他同手下将领商议进兵之策，大将魏延建议：自己领兵五千，从褒中（今陕西褒城）出发，向东北，由子午谷直抵长安；诸葛亮率大军出斜谷，趋长安会师。这样可一举平定长安以西。
但诸葛亮以风险过大给否决了。确实，就算魏延奇袭长安成功，但凭此时的魏蜀实力，魏国亦很快能调动大军，反攻重新占领以长安为中心的关中。
所以，从最一开始，诸葛亮就没有将战略重点放在关中，而是西北的凉州。
诸葛亮作为历史级的战略家，在《隆中对》失败后，巧妙地制定了下一个战略方针——由“横跨荆益”，变成了“纵跨凉益”——这样，孙刘联盟的实力壮大了，老大曹魏受损了，老鸡贼孙权那还不吃亏。这是三国之间平衡上的算计。
更重要的是，陇右对于关中的战略优势。
第一，自关中平原往陇山打，海拔突升了大约1500米，打这种仰攻，首先就很艰难。
第二，真爬上了陇西高原后，又要面临六盘山强烈切割的地貌环境，山势迅速的就达到了400米以上的落差，峡谷处悬崖峭壁极为险峻。
第三，陇山东坡陡峭，西坡和缓。
凉州和关中交界的这道陇山跟秦岭比较像，除了比秦岭窄一块以外，基本就是个小号的秦岭。
不仅非常险，而且和秦岭一样并没有给人们留下几道可以走的正经路。因此，凉州的整体战略地位非常重要——从汉中往关中打，得过恐怖的秦岭——而且有了韩信的前车之鉴，关中对汉中的防护，已经不可能再出现第二个韩信的可能。
但若在凉州站稳脚跟，再从凉州往关中打，陇山比秦岭的物流要降一个维度，而且是从西往东打，大河向东流，还是居高临下压下来，仅气势上就非同一般。
所以，诸葛亮出祁山，主要目标瞄准的实际是凉州——先取陇右（凉州），再取关中——并在今后基本一直在践行这个方针。
当然，还是要出疑兵，造成诸葛亮要学当年韩信出汉中拿下关中的假象，麻痹魏军。于是，扬言由斜谷（今陕西眉县南）攻打郿城（今陕西眉县北），命赵云、邓芝率一支军马作为疑兵，据箕谷（今陕西褒城北），摆出由斜谷道北攻郿城的态势，以吸引魏军。
诸葛亮自己则率主力，向西北的祁山（今甘肃礼县东）方向进攻。
02、挥泪斩马谡
蜀军兵强将勇，号令明肃，所到之处，势如破竹。曹魏在刘备死后，在陇右方面没有防备蜀汉的大规模军事行动，在蜀军出其不意的进击下，位于陇右的天水（今甘肃甘谷东）、南安（今甘肃陇西东）、安定（今甘肃泾川北） 等郡相继叛魏响应蜀军。
在天水的冀城，魏将姜维到诸葛亮军前投降。一时关中大震，形势对蜀军是有利的。
在蜀军的进攻开始后，魏明帝曹叡亲自到长安坐镇，先派大将军曹真督军去郿县，以防御赵云；又派名将张郃领兵五万西拒诸葛亮。张郃在街亭（今甘肃庄浪东南）与蜀军前锋马谡相遇。
马谡自幼喜欢学习兵法，谈起军事理论，头头是道，滔滔不绝。刘备在世时觉得他不踏实，临终前曾对诸葛亮说：“马谡言过其实，不可大用。”但并没引起诸葛亮应有的注意，仍很器重他；这次北伐又把先锋的重任交给了他。
因为蜀军兵力有限，无法分兵控制陇山上的几个交通要道（俗称断陇），只能退而求其次，守住“陇之咽喉”街亭，达到断陇的效果。因此，街亭的战略地位非常重要。
但其属于“一夫当关，万夫莫开”的关口，占据地利，属于易守难攻的关隘，所以守住并非难事。所以诸葛亮就把这个“轻松”的活，给了自己看中的马谡——只要轻松防守数天，等诸葛亮大大军赶到，就是大功一件！
然而，守街亭的马谡，自以为熟读兵书，高人一筹，既不遵循诸葛亮的部署，又不理睬副将王平的劝阻，弃城不守，舍水上山。张郃先将蜀军包围在山上，切断水源。蜀军缺水，饥渴难熬，陷于混乱。张郃再督军大举进攻，蜀军大败，马谡逃走，街亭失守。
街亭之败，使诸葛亮失掉了进攻的据点和有利形势。这时候，赵云在箕谷也出兵不利。
蜀军不宜再继续作战，诸葛亮只好引兵退回汉中。不久，天水、南安、安定三郡又归附曹魏。诸葛亮第一次出兵祁山，就这样以失败而告终。
诸葛亮退回汉中后，忍痛下令把违反军令，导致战争失败的马谡处死。不久，蒋琬来到汉中，对诸葛亮说：“天下未定，杀戮智能之士，岂不是可惜吗？“
诸葛亮流着眼泪回答说：“孙武所以能够制胜于天下，就是由于他的军法严明。如今大事未成，刚开始和敌人交兵，就因人而使军法受到破坏，怎么能够讨伐敌人呢？”
诸葛亮按军法斩马谡后，对在街亭战役中有功的王平则给予封赏。诸葛亮也自贬三等，并作了自我批评。此后，他抓紧时间休整军队，＂励兵讲武”，准备再战。
03、木牛流马运军粮
当年冬天，曹魏大将曹休军在石亭（今安徽潜山东北）被孙吴陆逊军打败。西线魏军被吸引东下，诸葛亮趁机又率军北上，出散关（今陕西宝鸡西南），包围了陈仓（宝鸡东）。
陈仓地势险要，易守难攻，是古来兵家必争之地，曹真事先已派郝昭守备。蜀军多次进攻，都未获成功，激烈战斗进行了二十多天。这时蜀军的粮食发生困难，同时，曹魏援军也即将赶到，诸葛亮只好又退回汉中。
在退师途中，魏将王双率骑兵追赶，诸葛亮设伏兵打败魏军，并将王双杀死。当曹魏援军赶到时，诸葛亮已回师汉中。
229年春，诸葛亮又发动了第三次北伐。他派陈式兵攻打武都（今甘肃成县）、阴平（今甘肃文县西北）二郡。魏将雍州刺史郭淮领兵来救，被打败，蜀军占领二郡。诸葛亮对当地的氐、羌等少数民族进行了安抚工作，然后留下将士据守，自己率军回到汉中。
因夺取二郡有功，刘禅恢复了诸葛亮的丞相官职。
蜀汉地区多山，道路难行。因此，蜀军往前线运送粮草非常困难，这也是不能与魏军长期作战的主要原因之一。为了解决军粮的运输问题，诸葛亮设计制造了“木牛”（一种木制独轮小车），向前线运送粮食。
木制独轮小车，在汉代以前，就已经创造出来，汉代称为＂鹿车”；三国时期经诸葛亮改进后称为“木牛＂。
231年春，诸葛亮率军第四次北伐，包围了祁山。魏明帝调驻守荆州的司马懿来西线督军迎击蜀军。诸葛亮闻讯后，留下王平带部分军队继续攻打祁山，自己率主力迎战司马懿。
诸葛亮军在上邽（今甘肃天水）一带打败了由郭淮、费曜带领的魏军，接着东上迎头拦住了司马懿率领的主力军，准备决战。
司马懿深知蜀军远道而来，带的粮食有限，急于决战，便避开蜀军锋芒，凭险坚守，拒不出战。诸葛亮无奈，只好用退兵的办法引诱敌人。但司马懿率军谨慎地追赶，一等蜀军停下来，就扎营拒守。
魏军将领见司马懿这个样子，讥笑说：“司马公害怕蜀军就像害怕老虎一样，难道就不怕天下的人笑话吗？”后来，在众将的一再要求下，司马懿不得不派兵出战。
五月间，诸葛亮派大将魏延、高翔、吴班领兵迎击，大败魏军。司马懿与张郃会兵一处，退兵保营，不再出战。
为了进一步解决军粮的运输问题，诸葛亮又设计了称为“流马”的运输工具。据说“流马”是一种四轮小车，便于运输。此后，蜀军用“木牛”、“流马”将粮食不断运往斜谷口。
04、星落五丈原
经过三年的准备，234年春，诸葛亮率领十万大军，以魏延为先锋，出斜谷口，开始了第五次北伐曹魏的战争。
同年四月，诸葛亮的军队到达郿县，在渭水南岸的五丈原 （今陕西岐山县南），扎下营寨。司马懿率领魏军，背水构筑营垒阻挡。双方在渭水南岸对峙着。
诸葛亮领兵北上 时，派使臣到东吴约孙权同时攻魏。五月，孙权率大军十万北上进攻曹魏重镇合肥，魏明帝亲自率军迎敌。七月，孙权军被打败， 撤回江东。
在渭水前线，司马懿针对蜀军远道而来，粮草运输困难的弱点，一直不与蜀军决战，想用拖延时间的办法把蜀军拖垮。对这一点，诸葛亮是很清楚的，他到渭水前线后，分兵屯田，准备同魏军作长期的较量。
几个月过去了，诸葛亮仍然没有找到同魏军接战的机会。他几次派人挑战，司马懿军始终坚守不出。一次，诸葛亮故意让人带一套女人的衣服送给司马懿，想用羞辱的办法激怒他出战。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。
魏明帝派卫尉辛毗为军师，到前线节制司马懿。姜维对诸葛亮说：＂辛毗这一来，魏军更不会出战了。“
诸葛亮回答说：“司马懿本来就不想出战，所谓请战，只不过是一个借口，是做个样子给将领们看的，以平服部下的不满情绪。将在外，君命有所不受，如果司马懿想出战，他完全可以作主，何必千里去请战呢？”
过了些日子，诸葛亮又派人去下战书，司马懿很客气地接待了使者。他先避开军事不谈，问起诸葛亮的日常生活起居情况来，使者回答说：“诸葛公一天非常辛苦，起早贪黑，责罚二十板的事情都要亲自过问，胃口不太好，一天连几升饭食也吃不了。“
司马懿打发使者走后，向左右说：“诸葛孔明食少事烦，活不多长时间了。”
八月间，积劳成疾的诸葛亮，终于病倒了，病情日益恶化。消息传到成都，刘禅派李福去探望，并询问此后国家大计。李福离开前线后，几天又返回，诸葛亮知道，这是要询问自己死后的接替者，于是对李福说：“我知道你返回的意思了。近日我们相谈的时间虽然不少，但仍然有未尽之意。你要问的人，蒋公琰（即蒋琬）合适。“
李福又问蒋琬之后谁可接替。诸葛亮说“费文伟（即费祎）可以。“李福再问以后的接替者，诸葛亮就不再回答了。
不久，诸葛亮怀着没有完成统一事业的无限惊惜心情，在五丈原军营中与世长辞了，年仅54岁。
诸葛亮死后，大将姜维、杨仪按照诸葛亮临终的部署，秘不发丧，整顿军马从容撤退。司马懿率军追赶，杨仪回军向魏军猛冲，做出进击的样子。
司马懿怕遭诸葛亮的暗算，不敢再追赶。于是，蜀军从容退去，进入斜谷后，才计告发丧。
从此，司马懿不敢追击蜀军这件事，便被当做笑话传开了，人们说“死诸葛吓走了活仲达（司马懿字仲达）＂。司马懿听到后，并不生气，笑着说：“我能料到生，哪能料到死呢！”
诸葛亮北伐曹魏的战争一一“五出祁山”也就这样结束了。 唐朝著名诗人杜甫，在追念诸葛亮的一首名为《蜀相》的诗中说：
三顾频烦天下计，两朝开济老臣心。
出师未捷身先死，长使英雄泪满襟。
这首诗，长期为后人所传诵，被用来抒发对历史上著名政治家诸葛亮的怀念和对一个人未竟事业表示惋惜的心情。