蜀汉建兴十年，这一天，太史谯周急匆匆上朝，对后主刘禅奏道：“陛下，臣夜观天象，又察民间异兆，实在不安。群鸟数万，自南飞来，尽投汉水而死；奎星又犯太白，盛气在北；成都百姓还听见柏树夜里哭。这几样凶兆齐现，臣以为丞相此番不宜出兵，还是谨慎守国为上。”
诸葛亮听完，神情肃然：“臣受先帝托孤之重，怎能为几句灾异之说就放下讨贼大业？”说完，他当即命人备好太牢祭品，亲自到昭烈庙中祭拜。他跪在刘备灵前，泪流满面，哽咽着说：“臣五次出兵祁山，寸土未得，罪责深重。今日再率全军出征，誓要剿灭汉贼、恢复中原，鞠躬尽瘁，死而后已！”
祭拜完毕，他连夜赶回汉中，正召集众将商议出兵，忽然有人来报——关兴病故了。诸葛亮一听，放声大哭，当场昏倒在地，半天才醒过来。众将纷纷上前劝解，他长叹一口气：“忠义之人，天却不给他寿数……这一回出师，又少了一员大将啊！”
这一年是魏青龙二年二月。诸葛亮点齐三十四万蜀兵，分五路向祁山进发，命姜维、魏延担任先锋，又安排李恢先行押运粮草到斜谷口待命。
魏主曹睿接到边报，吓得大惊失色，赶紧召司马懿上殿：“诸葛亮又杀出来了，三十多万人马，五路齐进，这可怎么办？”
司马懿胸有成竹：“臣夜观天象，中原旺气正盛，奎星犯太白，对西川不利。诸葛亮逆天行事，注定要败。臣请陛下准我带四个人同去。”
曹睿忙问：“哪四个人？”
“夏侯渊的四个儿子——夏侯霸、夏侯威、夏侯惠、夏侯和。前两个弓马娴熟，后两个精通韬略。他们一直想替父亲报仇，臣保他们为先锋和行军司马，共破蜀兵。”
曹睿还有点不放心：“以前夏侯楙可是误了大事，这四人不会跟他一样吧？”
“他们比夏侯楙强得多。”司马懿肯定地说。
曹睿这才点头，当场封司马懿为大都督，各路兵马全归他调遣。临行前，曹睿还亲手写了一道诏书递给他：“你到了渭水边上，只管深沟高垒，坚守不出。诸葛亮打不下，必会假装退兵诱你追击，你千万不能上当。等他粮草耗尽，自己非退不可，到那时你再乘虚进攻，既不费力，又能取胜。”
司马懿领命，星夜赶到长安，聚集四十万大军，直抵渭水岸边扎下大营。他先在渭水上搭起九座浮桥，派夏侯霸、夏侯威带五万人过河安营，又在东原后面筑了一座小城，以防万一。
正与众将商议军务，郭淮和孙礼求见。郭淮一进门就说：“都督，蜀兵现在祁山，万一他们渡过渭水、登上北原，再接连北山、切断陇道，咱们就危险了。”
司马懿点头：“说得对。你二人立刻总督陇西兵马，到北原下寨，深沟高垒，按兵不动，只等蜀兵粮尽，再见机行事。”郭淮、孙礼领命而去。
诸葛亮到了祁山，扎下五个大寨，按左右中前后排列；从斜谷一直到剑阁，又连下十四个大寨，分兵屯守，做好了长久打算。每天派哨探四处侦察。这天哨探回报：“郭淮、孙礼带陇西兵在北原扎了营。”
诸葛亮看了看地图，对众将说：“魏兵守北原，是怕我从那里切断陇道。我打算来个声东击西——明着攻打北原，暗地里去抢渭滨。你们听我安排：先造一百多只木筏，上面堆满草把，选五千熟悉水性的兵士驾筏。夜里我先佯攻北原，司马懿必定来救。等他那边一乱，我们后军先渡过岸，前军再上木筏，但不急着上岸，顺水直冲浮桥，放火烧断它，断了魏兵后路。我亲自带一军去攻他们前营。只要拿下渭水南岸，后面进兵就容易了。”
众将各自领命。谁知蜀军哨探一出发，就被魏军探子发现，消息飞快报到了司马懿那里。
司马懿一听，冷笑一声：“诸葛亮这安排里头有文章。他说是攻北原，实际上是顺水烧浮桥，想断我后路，再攻我前营。”他当即下令：“夏侯霸、夏侯威，你们听好——若听见北原那边喊杀声起，立刻带兵到渭水南山中埋伏，等蜀兵一到就迎头击之。”又命张虎、乐綝带两千弓弩手，埋伏在渭水浮桥北岸：“若蜀兵乘木筏顺水而来，你们一齐放箭，绝不能让他们靠近浮桥。”再传令郭淮、孙礼：“诸葛亮若来北原暗渡渭水，你们新扎的营人马不多，就把兵全埋伏在半路上。蜀兵若午后渡水，黄昏必来攻营，你们假装败走，引他们来追，然后伏兵齐出，用弓弩射他们。我自会水陆并进，合围他们。”
安排完毕，他又让两个儿子司马师、司马昭带兵接应前营，自己则亲率一军去救北原。
诸葛亮这边，安排魏延、马岱带兵渡渭水攻北原，吴班、吴懿带木筏兵去烧浮桥，王平、张嶷当前队，姜维、马忠中队，廖化、张翼后队，分三路去攻渭水旱营。午时，人马离开大寨，全部渡过渭水，列阵缓缓推进。
魏延、马岱快到北原时，天已经黑了。孙礼的哨兵远远看见，孙礼二话不说就弃营而逃。魏延心知对方早有准备，赶紧想撤，四下里却突然喊声震天——左边司马懿杀到，右边郭淮包抄，两路夹击。魏延、马岱拼死杀出一条血路，蜀兵大半掉进水里，剩下的四散奔逃。幸亏吴懿带兵赶来接应，才把败兵救过岸去。
吴班分了一半人撑筏顺水去烧浮桥，结果刚靠近，张虎、乐綝在岸上乱箭齐发，吴班中箭落水而死。其余蜀兵跳水逃命，木筏全被魏兵抢了去。
这时候，王平、张嶷还不知道北原已经败了，带兵直奔魏营，到了二更天，只听四周喊声四起。王平对张嶷说：“咱们打北原的兵不知胜负如何。可眼前这渭南的魏营里，怎么一个魏兵也看不见？莫非司马懿早知道了，做好了准备？咱们再等等，看浮桥那边火起再进兵。”
两人正勒马观望，忽然背后一骑飞马赶来急报：“丞相有令，火速回军！北原的兵和浮桥的兵全败了！”王平、张嶷大吃一惊，急忙撤军，可魏兵已经从后面抄了上来，一声炮响，火光冲天，一齐杀来。两军混战一场，王平、张嶷拼死杀出重围，蜀兵折了大半。
诸葛亮回到祁山大寨，收拢败兵一算，整整损失了一万多人，心中烦闷不已。正愁眉不展，忽报费祎从成都来了。诸葛亮把他请进来，寒暄过后便说：“我正有一封书信，想麻烦你去东吴走一趟，不知你愿不愿意？”
“丞相吩咐，哪敢推辞？”费祎爽快答应。诸葛亮当即写好信交给他。
费祎带着信赶到建业，面见吴主孙权。孙权拆开一看，信上大致写着：“汉室不幸，曹贼篡逆。亮受先帝托孤之重，不敢不竭力尽忠。如今大军已会于祁山，逆贼将亡于渭水。恳请陛下念同盟之义，命将北征，共取中原，同分天下。”
孙权看完，大为高兴：“朕早就想出兵，只是没跟孔明合上拍。今天他信来了，朕立刻亲率三十万大军，兵分三路——自入居巢门取魏新城，令陆逊、诸葛瑾屯江夏、沔口取襄阳，孙韶、张承出广陵取淮阳。三路齐进，克日出发！”
费祎连忙拜谢：“若真如此，中原指日可破！”孙权设宴款待他。席间，孙权随口问：“你们丞相军中，先锋是谁？”
“魏延。”
孙权笑了笑：“此人勇猛是勇猛，但心术不正。一旦孔明不在了，他必生祸端。孔明难道看不出来？”
费祎点头：“陛下说得极是！我回去一定转告丞相。”
费祎回到祁山，见了诸葛亮，把孙权起兵的事详细说了。诸葛亮又问：“吴主还说了别的吗？”费祎便把孙权评价魏延的话原原本本讲了出来。
诸葛亮叹了口气：“果然是聪明之主啊！我何尝不知魏延的为人？只是爱惜他的勇猛，所以才用他。”
“那丞相还是早做打算的好。”费祎提醒道。
“我自有办法。”诸葛亮微微一笑。费祎便告辞回成都去了。
诸葛亮正与众将商议下一步行动，忽然哨兵来报：“有魏将来降。”诸葛亮让人进来一问，那人自称：“我是魏国偏将军郑文。近来和秦朗一起听司马懿调遣，可司马懿徇私，让秦朗当了前将军，却把我当草芥。我一气之下，特来投奔丞相，求您收留。”
话没说完，外面又有人报：“秦朗带兵到寨外叫阵，点名要郑文出战。”诸葛亮问郑文：“你跟秦朗比，武艺如何？”
郑文拍着胸脯：“我当场就能斩了他！”
诸葛亮说：“你若真杀了秦朗，我才信你。”郑文立刻上马出营，与秦朗交锋。诸葛亮亲自出营观看。只见秦朗挺枪大骂：“反贼！你偷了我的战马，赶紧还来！”说完直取郑文。郑文拍马舞刀迎上，只一个回合，就把秦朗斩于马下。魏军四散奔逃。郑文提着人头回营。
诸葛亮回到帐中坐定，把郑文叫到面前，忽然勃然大怒，喝令左右：“拉出去砍了！”
郑文吓得大叫：“小将无罪！”
诸葛亮冷笑：“我认得秦朗。你今天斩的这个人，根本不是秦朗。你敢骗我？”
郑文赶紧跪下求饶：“这……这确实是秦朗的弟弟秦明。”
诸葛亮哈哈大笑：“司马懿让你来诈降，想从中取事，你瞒得了我？要是不老实交代，我立刻斩了你！”
郑文只得招认，确实是司马懿派他来诈降的，连连磕头求饶命。诸葛亮说：“你要活命也简单，写封信给司马懿，让他亲自来劫营。我饶你一命。若能捉住司马懿，就算你的功劳，我还重用你。”
郑文只好写了一封信交上来。诸葛亮让人把他关起来。一旁的樊建不解地问：“丞相怎么看出他是诈降的？”
诸葛亮说：“司马懿用人很谨慎。若真封秦朗为前将军，那秦朗武艺必定高强。可这人跟郑文交手一个回合就死了，那绝对不是秦朗本人。所以我知道郑文在撒谎。”众将无不佩服。
诸葛亮挑了个能说会道的军士，悄悄交代了一番，让他带着信去见司马懿。军士到了魏营，见到司马懿，递上郑文的信。司马懿看完，问：“你是什么人？”
“我是中原人，流落蜀地，跟郑文是同乡。郑文因为立功，孔明让他当了先锋。他特意托我送信来，约定明晚二更，以火为号，请都督尽起大军来劫营，郑文做内应。”
司马懿反复盘问，又把信翻来覆去看了几遍，觉得不像有假，便赏了军士酒饭，叮嘱道：“二更为期，我亲自来劫寨。事成之后，一定重用于你。”
军士拜别，回去把情况报告了诸葛亮。诸葛亮当即焚香步罡，祈祷完毕，开始调兵遣将：命王平、张嶷一路，马忠、马岱一路，魏延一路，各自按计行事。他自己则带几十个人，坐到高山上指挥全局。
司马懿接到郑文的信后，就要带两个儿子率大军去劫蜀营。大儿子司马师劝道：“父亲，仅凭一封信就亲自深入险地，万一出了差错怎么办？不如先派别的将领去，父亲在后接应。”司马懿觉得有理，就让秦朗带一万人打头阵去劫寨，自己带兵在后接应。
这天晚上初更时分，风清月朗。快到二更时，忽然阴云密布，黑气满天，伸手不见五指。司马懿大喜：“老天爷帮我成功啊！”于是下令全军衔枚、战马勒口，悄悄长驱直入。秦朗带着一万人直冲进蜀寨，却发现寨中空无一人。秦朗心知中计，慌忙大叫退兵。可四下里火把齐明，喊声震地——左边王平、张嶷杀来，右边马岱、马忠杀来，两路夹攻。秦朗死战也冲不出去。
司马懿在后面看见蜀寨火光冲天、喊声不绝，不知魏兵是胜是败，只顾催兵接应，朝火光里杀去。忽然一声炮响，鼓角喧天，火炮震地，左边魏延、右边姜维两路杀出。魏兵大败，十成里折了八九成，四散奔逃。秦朗那一万人被蜀兵围住，箭如飞蝗，秦朗本人也死在乱军之中。司马懿带着残兵败将逃回本营。
三更过后，天又恢复了晴朗。原来二更时的阴云黑气，是诸葛亮用了遁甲之法；等收兵完毕，他又驱六丁六甲扫清了浮云。诸葛亮得胜回寨，当即下令把郑文推出去斩了，然后与众将商议下一步攻打渭南的计策。此后每天派兵去魏营挑战，魏军却死守不出。
诸葛亮便自己乘着小车，到祁山前、渭水东西察看地形。走到一个谷口，见谷形像葫芦，里面能容千余人，两山之间又合一小谷，可容四五百人，背后两山环抱，只容一人一马通过。诸葛亮看了大喜，问向导：“这是什么地方？”
“这里叫上方谷，也叫葫芦谷。”
诸葛亮回到帐中，叫来裨将杜睿、胡忠，附耳秘密吩咐一番，让他们召集随军工匠一千多人，进葫芦谷去制造“木牛”“流马”；又命马岱带五百兵守住谷口。他特别叮嘱马岱：“工匠不许放出来，外人也不许放进去。我会随时来查看。捉司马懿的计策，全在这一举。千万不能走漏消息。”马岱领命而去。杜睿、胡忠在谷中监督工匠，按照诸葛亮的要求日夜赶造。诸葛亮每天都亲自来指点。
过了几天，长史杨仪来报告：“现在粮草都在剑阁，靠人挑马拉，实在不方便，怎么办？”
诸葛亮笑道：“我早就谋划好了。之前积攒的木料，加上从西川买来的大木，都让人制造‘木牛’‘流马’来运粮，极其便利。它们不吃不喝，可以昼夜不停地转运。”
众将又惊又奇：“从古到今，从没听说过木牛流马这回事。丞相究竟有什么妙法造出这种奇物？”
诸葛亮说：“我已经让人照着图纸制造了，还没完工。今天先把木牛流马的造法——尺寸方圆、长短宽窄，全部写清楚，你们看看。”众将大喜。诸葛亮当场写了一份图纸，交给大家传看。
造木牛的方法写道：“方腹曲头，一脚四足；头入领中，舌着于腹。载多而行少：独行可走数十里，成群行走二十里。曲者为牛头，双者为牛脚，横者为牛领，转者为牛足，覆者为牛背，方者为牛腹，垂者为牛舌，曲者为牛肋，刻者为牛齿，立者为牛角，细者为牛鞅，摄者为牛鞦轴。牛仰双辕，人行六尺，牛行四步。每头牛可载一人一月口粮，人不觉太累，牛也不用吃喝。”
造流马的方法写道：“肋长三尺五寸，宽三寸，厚二寸二分，左右相同。前轴孔距头四寸，孔径二寸。前脚孔距前轴孔四寸五分，宽一寸。前杠孔距前脚孔二寸七分，孔长二寸，宽一寸。后轴孔距前杠一尺五分，大小与前相同。后脚孔距后轴孔三寸五分，大小与前相同。后杠孔距后脚孔二寸七分，后载克距后杠孔四寸五分。前杠长一尺八寸，宽二寸，厚一寸五分。后杠尺寸相同。板方囊两个，厚八分，长二尺七寸，高一尺六寸五分，宽一尺六寸，每个可装米二斛三斗。上杠孔距肋下七寸，前后相同。上杠孔距下杠孔一尺三寸，孔长一寸五分，宽七分，八个孔都同。前后四脚宽二寸，厚一寸五分。外形如象，靬长四寸，径面四寸三分。孔径中三脚杠，长二尺一寸，宽一寸五分，厚一寸四分，同杠耳。”
众将看了图纸，无不拜服：“丞相真是神人啊！”
过了几天，木牛流马全部造好，活灵活现，上山下岭都十分灵便。众军看了，个个欢喜。诸葛亮命右将军高翔带一千兵，驾着木牛流马，从剑阁直抵祁山大寨，往来搬运粮草，供蜀军使用。
司马懿正为战事忧闷，忽然哨马来报：“蜀兵用木牛流马运粮，人不费力，牛马也不吃草料。”司马懿大惊：“我之所以坚守不出，就是等他们粮草接济不上，自己垮掉。现在他们用这东西，分明是打算长久耗下去，根本不打算退了！这可怎么办？”他赶紧叫来张虎、乐綝，吩咐道：“你俩各带五百兵，从斜谷小路绕到后面，等蜀兵驱着木牛流马过去，等他们快过完时，一齐杀出。不要多抢，只抢三五匹就撤。”
二人领命，各带五百兵扮成蜀兵，夜里偷过小路，埋伏在谷中。果然看见高翔带兵赶着木牛流马经过。等他们快走完，两边伏兵突然鼓噪杀出，蜀兵措手不及，丢下几匹就跑了。张虎、乐綝高高兴兴地赶回本寨。司马懿亲自看了，果然像活的一样进退自如，大喜道：“你会用这法子，难道我不会？”他立即招来一百多名能工巧匠，当面把木牛流马拆开，照着尺寸长短厚薄仿制。不到半个月，造出两千多只，跟诸葛亮造的一模一样，也能奔走。他派镇远将军岑威带一千兵，驾着木牛流马去陇西搬运粮草，往来不绝。魏营将士无不欢喜。
高翔回到祁山，向诸葛亮报告：“魏兵抢走了五六匹木牛流马。”诸葛亮笑了：“我正要他们抢去。我不过费了几匹木牛流马，不久就能换来他们军中大批资助。”众将不解：“丞相怎么知道？”诸葛亮说：“司马懿见了木牛流马，必定照着仿造。到那时候，我另有计策。”
几天后，果然有人来报：“魏兵也造出了木牛流马，正在陇西运粮。”诸葛亮大喜：“不出我所料！”他立刻唤来王平：“你带一千兵，扮成魏兵，连夜偷过北原，就说是巡粮军，直接到他们运粮的地方，把护粮的魏兵杀散，然后驱着木牛流马往回走。经过北原时，必然有魏兵来追。你就把木牛流马嘴里的舌头一扭，它们就动不了了，你们把东西一扔就跑。等魏兵追上来，牵也牵不动，抬也抬不走。那时我另派兵到，你再把舌头扭回来，木牛流马又能正常走。魏兵见了，一定以为闹鬼了！”
王平领命而去。诸葛亮又叫来张嶷：“你带五百兵，扮成六丁六甲神兵的样子，头上戴鬼头兽面，脸上涂得五颜六色，手里一手拿绣旗、一手持宝剑，身上挂葫芦，里面藏着烟火之物，埋伏在山旁。等木牛流马经过，你们就放烟火，一齐冲出来赶着牛马走。魏人见了，必然以为是鬼神，不敢来追。”张嶷领命而去。诸葛亮又安排魏延、姜维带一万兵去北原寨口接应，廖化、张翼带五千兵切断司马懿来路，马忠、马岱带两千兵去渭南挑战。六人分头出发。
魏将岑威正带着兵驱赶木牛流马运粮，忽然哨报前面有巡粮的兵。岑威让人打探，果然是魏兵装束，便放心前进。两军合到一处，突然喊声大震，蜀兵从队伍里杀出来，大呼：“蜀中大将王平在此！”魏兵措手不及，被砍死大半。岑威带残兵抵抗，被王平一刀斩杀，余众全部溃散。王平带着兵把木牛流马全赶了回来。
败兵飞报北原寨。郭淮听说军粮被劫，急忙带兵来救。王平下令把木牛流马的舌头全部扭动，丢在道上，边打边退。郭淮赶到，下令先别追，把木牛流马赶回去就行。可众军一齐驱赶，却怎么也赶不动。郭淮正疑惑，忽然鼓角喧天，喊声四起，左右两路杀来——魏延、姜维到了。王平也回身杀来，三路夹攻，郭淮大败而逃。
王平让军士把牛马舌头重新扭正，赶着就走。郭淮远远看见，刚要回兵再追，忽然山后烟云突起，一队奇形怪状的神兵拥出来，一个个手拿旗剑，面貌狰狞，驾着木牛流马如风一般飞奔而去。郭淮大惊：“这必定是神仙相助啊！”魏军见了，无不惊恐，再没人敢追。
司马懿听说北原兵败，急忙亲自带兵来救。刚到半路，忽然一声炮响，两边险峻处杀出两路兵，旗上大书“汉将张翼”“汉将廖化”，喊声震天。司马懿大惊失色，魏军顿时慌乱，各自四散逃窜。