谯周担任太史一职，对天文颇有研究。见孔明又打算出兵，便向后主上奏道：“我如今掌管司天台，但凡有祸福征兆，不能不向陛下奏明。最近有几万只鸟从南方飞来，投入汉水而死，这是不祥的预兆。我观测天象，发现奎星运行到太白星的位置，北方气势强盛，不利于攻打魏国。此外，成都的百姓都听到柏树在夜里发出哭声。有这几种灾异现象，丞相只适合谨慎防守，不可轻易行动。 ”
孔明说：“我受先帝托孤的重任，应当竭尽全力讨伐逆贼，怎么能因为毫无根据的灾异，就荒废国家大事呢！”于是命令有关官员准备太牢之礼，到昭烈帝刘备的庙中祭祀。孔明流着泪拜祭，说道：“臣诸葛亮五次出兵祁山，却未得到一寸土地，所负的罪责不轻！如今臣再次统领全军，出征祁山，发誓竭尽全力，剿灭汉贼，恢复中原，鞠躬尽瘁，死而后已！”祭祀完毕，他拜别后主，星夜赶到汉中，召集众将，商议出兵之事。
这时，忽然传来关兴病逝的消息，孔明放声大哭，昏倒在地，过了许久才苏醒过来。众将再三劝解，孔明叹息道：“可怜这样忠义的人，上天却不给他长寿！我这次出征，又少了一员大将啊！”后人写诗感叹：“生死人常理，蜉蝣一样空。但存忠孝节，何必寿乔松。 ”
孔明率领三十四万蜀兵，分五路进发，任命姜维、魏延为先锋，都从祁山会合，又让李恢先把粮草运到斜谷道口待命。
魏国因为去年有青龙从摩坡井中出现，于是改年号为青龙元年，当时是青龙二年春二月。近臣向魏主曹睿奏报：“边境官员飞马来报，三十多万蜀兵分五路再次出兵祁山。”曹睿大惊，急忙召来司马懿，问道：“蜀人三年没有入侵，如今诸葛亮又出兵祁山，这该如何是好？”
司马懿上奏说：“臣昨夜观测天象，看到中原旺气正盛，奎星侵犯太白星，对西川不利。如今孔明自负才智，逆天而行，是自取败亡。臣托陛下洪福，愿意前往破敌，希望能保举四个人一同前去。”曹睿问：“你要保举何人？”
司马懿说：“夏侯渊有四个儿子，长子名霸，字仲权；次子名威，字季权；三子名惠，字稚权；四子名和，字义权。夏侯霸、夏侯威二人，骑射娴熟；夏侯惠、夏侯和二人，精通韬略。这四人一直想为父报仇。臣如今保举夏侯霸、夏侯威为左右先锋，夏侯惠、夏侯和为行军司马，共同协助军机，击退蜀兵。”
曹睿说：“之前夏侯楙驸马违抗并耽误军机，损失了许多人马，至今羞愧不敢回来。如今这四人，也和夏侯楙一样吗？”司马懿说：“这四人可不是夏侯楙能比的。”曹睿于是听从了他的请求，任命司马懿为大都督，所有将士都听凭他量才任用，各处兵马都听他调遣。
司马懿领命，辞别朝廷出城。曹睿又亲手写下诏书赐给司马懿，上面写道：“你到渭水之滨，应当坚守壁垒，不要与敌军交锋。蜀兵如果不能得逞，必定会假装退兵诱敌，你千万不要追击。等他们粮草耗尽，必然会自行退兵，然后你再乘虚攻打，取胜就不难了，也可避免军马疲劳。没有比这更好的计策了。”
司马懿叩头接受诏书，当天就赶到长安，聚集各处军马共四十万，都到渭水之滨扎营。又调拨五万军，在渭水上搭起九座浮桥，命令先锋夏侯霸、夏侯威渡过渭水安营。还在大营后面的东原筑起一座城，以防意外。
司马懿正与众将商议，忽然报告说郭淮、孙礼求见。司马懿迎接他们进来，行礼完毕，郭淮说：“如今蜀兵就在祁山，如果他们跨过渭水登上北原，连接北山，阻断陇道，那就非常危险了。”
司马懿说：“你说得很对。你可以总督陇西军马，在北原扎营，深挖壕沟，高筑壁垒，按兵不动。只等他们粮草耗尽，才能进攻。”郭淮、孙礼领命，带兵扎营去了。
孔明再次出兵祁山，扎下五个大寨，按左、右、中、前、后分布。从斜谷一直到剑阁，又一连扎下十四个大寨，分兵屯守，做长久打算，并且每天派人巡逻侦察。忽然报告说郭淮、孙礼率领陇西的兵马在北原扎营，孔明对众将说：“魏兵在北原安营，是怕我们夺取这条路，阻断陇道。我们现在假装攻打北原，却暗中夺取渭水之滨。派人扎一百多只木筏，上面装载草把，挑选五千名熟悉水性的水手驾驶。我趁夜只攻打北原，司马懿必定会带兵来救。他如果稍有败退，我就先让后军渡过岸去，然后把前军安排到木筏中，先不要上岸，顺着水流夺取浮桥并放火烧断，攻打他们的后方。我自己率领一支军队去夺取前营营门。如果能占领渭水之南，那么进兵就不难了。”众将遵令行动。
很快，巡逻侦察的士兵就把消息飞速报告给了司马懿。司马懿召集众将商议说：“孔明这样安排，其中必有计谋：他以夺取北原为名，顺水来烧浮桥，扰乱我们后方，却攻打我们前方。”于是传令给夏侯霸、夏侯威说：“如果听到北原传来喊声，就带兵到渭水南山之中，等蜀兵到来就攻击他们。”又命令张虎、乐綝带领二千弓弩手埋伏在渭水浮桥北岸，说：“如果蜀兵乘木筏顺水而来，就一起射箭，不要让他们靠近浮桥。”还传令给郭淮、孙礼说：“孔明来北原暗渡渭水，你们新扎的营寨，人马不多，可以全部埋伏在半路。如果蜀兵在午后渡水，黄昏时分必定会来攻打你们。你们假装战败逃走，蜀兵必定会追击，你们都用弓弩射击。我水陆并进。如果蜀兵大批到来，只看我的指挥行动。”各处下令完毕，又命令两个儿子司马师、司马昭带兵救援前营，自己率领一支军队救援北原。
孔明命令魏延、马岱带兵渡过渭水攻打北原；命令吴班、吴懿带领木筏兵去烧浮桥；命令王平、张嶷为前队，姜维、马忠为中队，廖化、张翼为后队，兵分三路，去攻打渭水旱营。当天午时，人马离开大寨，全部渡过渭水，列成阵势，缓缓前进。
魏延、马岱快到北原时，天色已晚。孙礼侦察到后，便弃营逃走。魏延知道有埋伏，急忙退兵，这时四下喊声大震，左边有司马懿，右边有郭淮，两路兵马杀来。魏延、马岱奋力杀出，蜀兵多半落入水中，其余的人奔逃无路。幸好吴懿带兵杀来，救了败兵上岸拒守。
吴班分出一半兵力撑着木筏顺水去烧浮桥，却被张虎、乐綝在岸上用乱箭射住。吴班中箭，落水而死。其余的士兵跳水逃命，木筏全被魏兵夺去。此时王平、张嶷不知道北原兵败，直奔魏营，已经是二更天，只听到喊声四起。
王平对张嶷说：“军队攻打北原，不知胜负如何。渭南的营寨就在眼前，怎么不见一个魏兵？莫非司马懿知道了，事先做好了准备？我们且等浮桥起火，才能进兵。”二人勒住军马，忽然背后有一骑马来报：“丞相让军马赶快撤回。北原的军队、攻打浮桥的军队，都战败了。”
王平、张嶷大惊，急忙退兵，却被魏兵抄到背后，一声炮响，一齐杀来，火光冲天。王平、张嶷领兵迎战，两军混战一场。二人奋力杀出，蜀兵折损大半。孔明回到祁山大寨，收拢败兵，大约折损了一万多人，心中忧虑烦闷。
忽然报告说费祎从成都来见丞相。孔明请他进来。费祎行礼完毕，孔明说：“我有一封信，正想麻烦你送到东吴，不知你肯去吗？”费祎说：“丞相的命令，我怎敢推辞？”孔明马上写好信，交给费祎。
费祎拿着信直接到了建业，进见吴主孙权，呈上孔明的信。孙权拆开来看，信中大致说：“汉室不幸，朝纲紊乱，曹贼篡逆，祸害延续至今。我受昭烈皇帝刘备的重托，怎敢不竭尽全力尽忠。如今大军已在祁山会合，狂妄的贼寇将在渭水灭亡。希望陛下顾念同盟之义，命将领北伐，共同夺取中原，平分天下。信中难以尽述，希望陛下明察！”
孙权看完，非常高兴，对费祎说：“我早就想兴兵，只是没能与孔明会合。如今既然有信来，我即日亲自出征，进驻居巢门，夺取魏国新城；再命令陆逊、诸葛瑾等在江夏、沔口屯兵，夺取襄阳；孙韶、张承等出兵广陵，夺取淮阳等地。三处一齐进军，共三十万大军，马上起兵。”
费祎拜谢说：“果真如此，那么中原不久就会被攻破！”孙权设宴款待费祎。饮宴时，孙权问：“丞相军前，用谁为先锋破敌？”费祎说：“魏延为先锋。”孙权笑着说：“这个人勇力有余，但心术不正。如果有一天孔明不在了，他必定会惹出大祸。孔明难道不知道吗？”费祎说：“陛下说得极是！我回去后，马上把这话告诉孔明。”于是拜别孙权，回到祁山，见到孔明，详细说明了吴主起兵三十万，御驾亲征，兵分三路进军的情况。
孔明又问：“吴主还有别的话吗？”费祎把孙权评价魏延的话告诉了他。孔明叹息道：“真是聪明的君主啊！我并非不知道魏延的为人，只是爱惜他的勇力，所以才任用他。”费祎说：“丞相早该想办法处置。”孔明说：“我自有办法。”费祎辞别孔明，回成都去了。
孔明正在和众将商议出征的事，突然有人来报，说有魏将前来投降。孔明把降将叫进来询问，那人回答道：“我是魏国的偏将军郑文。最近我和秦朗一同领军，听候司马懿调遣。没想到司马懿徇私偏袒，封秦朗为前将军，却把我看得一文不值，我实在气不过，所以前来投降丞相，希望您能收留我。 ”话还没说完，又有人来报，说秦朗带兵在寨外，指名要郑文出去交战。
孔明问郑文：“这个人的武艺和你比起来怎么样？”郑文说：“我能立刻斩杀他。”孔明说：“你要是能先杀了秦朗，我才不会怀疑你。”郑文很高兴，上马出营，和秦朗交锋。孔明亲自出营观看。只见秦朗挺着长枪大骂：“反贼，偷了我的战马跑到这儿，还不赶紧还我！”说完，就直接刺向郑文。郑文拍马挥刀迎战，只一个回合，就把秦朗斩于马下，魏军见状，各自逃走。郑文提着秦朗的首级进了营寨。
孔明回到帐中坐下，把郑文叫到跟前，突然勃然大怒，呵斥左右：“把他拉出去斩了！”郑文大喊：“小将无罪！”孔明说：“我早就认识秦朗，你刚才斩杀的，根本不是秦朗。竟敢骗我！”郑文连忙下拜，说道：“这其实是秦朗的弟弟秦明。”孔明冷笑着说：“是司马懿派你来诈降，想从中搞破坏吧，怎么可能瞒得过我！你要是不实说，必定斩了你！”郑文没办法，只好说出自己是诈降，哭着求孔明饶他一命。
孔明说：“你既然想活命，就写一封信，叫司马懿亲自来劫营，我就饶你不死。要是能捉住司马懿，就是你的功劳，还会重用你。”郑文只好写了一封信，交给孔明。孔明下令把郑文监押起来。樊建问道：“丞相是怎么知道这个人是诈降的呢？”孔明说：“司马懿用人一向谨慎。要是封秦朗为前将军，那秦朗武艺肯定高强，可他和郑文交手，只一个回合就被郑文杀了，这人肯定不是秦朗，所以我知道他是诈降。”众人听了，都对孔明佩服不已。
孔明挑选了一个能言善辩的士兵，在他耳边悄悄嘱咐了一番。士兵领命，拿着信径直来到魏营，求见司马懿。司马懿把他叫进去，拆开信看完，问道：“你是什么人？”士兵回答：“我是中原人，流落到了蜀中，郑文和我是同乡。现在孔明因为郑文立了功，让他做先锋。郑文特意托我来献这封信，约定在明天晚上，以举火为信号，希望都督您带领大军来劫寨，郑文在里面接应。”
司马懿反复追问，又把信仔仔细细查看了一遍，觉得确实不假，就赏给士兵酒食，嘱咐道：“就定在今晚二更，我亲自来劫寨。要是大事能成，一定重用你。”士兵拜别司马懿，回到蜀营，把事情告诉了孔明。
孔明手持宝剑，踏着罡步，祈祷完毕，把王平、张嶷叫来，如此这般地吩咐了一番；又把马忠、马岱叫来，也交代了一番；还把魏延叫来，另行安排。之后，孔明自己带着几十个人，坐在高山之上，指挥众军。
司马懿看了郑文的信，就想带着两个儿子率领大军去劫蜀营。长子司马师劝谏道：“父亲，怎么能仅凭一张纸就亲自深入险地呢？要是有个闪失，可怎么办？不如派别的将领先去，父亲您在后面接应。”司马懿觉得有理，就命令秦朗带领一万士兵，去劫蜀营，自己带兵接应。
当天夜里初更，风清月朗，快到二更的时候，突然阴云密布，黑气弥漫，对面都看不见人。司马懿高兴地说：“这是上天要助我成功啊！”于是，士兵们都口中衔枚，马匹都勒紧缰绳，悄无声息地快速前进。秦朗一马当先，带领一万士兵直冲进蜀营，却发现里面一个人都没有。秦朗知道中计了，急忙下令退兵。这时，四下里火把齐明，喊声震天：左边有王平、张嶷，右边有马岱、马忠，两路兵马杀了过来。秦朗拼死作战，却冲不出去。
背后的司马懿看到蜀营火光冲天，喊声不断，又不知道魏兵的胜负情况，只顾催兵接应，朝着火光处杀来。忽然一声大喊，鼓角齐鸣，火炮震地：左边有魏延，右边有姜维，两路兵马杀出。魏兵被打得大败，十成里死伤了八九成，四散奔逃。此时，秦朗带领的一万士兵，都被蜀兵围住，箭像飞蝗一样射来，秦朗死在了乱军之中。司马懿带着败兵逃进自己的营寨。
三更以后，天空又恢复了晴朗。孔明在山头上鸣金收兵。原来二更时的阴云暗黑，是孔明用遁甲之法弄出来的，收兵结束后，天空又变晴朗，是孔明驱使六丁六甲驱散了浮云。
孔明得胜回到营寨，下令把郑文斩了，接着又商议夺取渭南的计策。每天派士兵去魏营挑战，魏军却始终不出营迎战。孔明亲自乘坐小车，到祁山之前、渭水东西一带查看地形。忽然来到一个谷口，只见山谷形状像葫芦，里面能容纳一千多人；两山之间又有一个小山谷，能容纳四五百人；背后两山环抱，只能容一人一马通过。
孔明看了，心中十分高兴，问向导官：“这里是什么地方？”向导官回答：“这里叫上方谷，也叫葫芦谷。”孔明回到帐中，把裨将杜睿、胡忠二人叫来，在他们耳边传授了密计。让他们召集一千多名随军工匠，到葫芦谷中，制造“木牛”“流马”备用，又命令马岱带领五百士兵守住谷口。
孔明嘱咐马岱：“工匠们不许放出去，外人不许放进来。我还会时不时亲自来查看。捉拿司马懿的计策，就全靠这次了，千万不能走漏消息。”马岱领命而去。杜睿等二人在谷中监督工匠，按照方法制造。孔明每天都来指导。
有一天，长史杨仪进来报告说：“现在粮米都在剑阁，靠人夫和牛马搬运，很不方便，这可怎么办呢？”孔明笑着说：“我已经谋划很久了。之前堆积的木料，以及在西川收购的大木，我让人用来制造‘木牛’‘流马’，搬运粮米非常方便。这些牛马不用喝水吃草，可以昼夜不停地转运。”众人都惊讶地说：“从古到今，都没听说过‘木牛’‘流马’这种东西。不知道丞相有什么妙法，能造出这么神奇的物件？”
孔明说：“我已经让人按照方法制造了，还没全部完工。现在我先把制造木牛流马的方法，尺寸、方圆、长短、阔狭，都写清楚，你们看看。”众人都很高兴。孔明当即亲手写了一张纸，交给大家观看。众人围过来，只见造木牛的方法是这样的：
方腹曲胫，一股四足；头入领中，舌着于腹。载多而行少：独行者数十里，群行者二十里。曲者为牛头，双者为牛足，横者为牛领，转者为牛脚，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，摄者为牛秋轴。牛仰双辕，人行六尺，牛行四步。每牛载十人所食一月之粮，人不大劳，牛不饮食。
造流马的方法是这样的：
肋长三尺五寸，广三寸，厚二寸二分：左右同。前轴孔分墨去头四寸，径中二寸。前脚孔分墨二寸，去前轴孔四寸五分，广一寸。前杠孔去前脚孔分墨二寸七分，孔长二寸，广一寸。后轴孔去前杠分墨一尺五分，大小与前同。后脚孔分墨去后轴孔三寸五分，大小与前同。后杠孔去后脚孔分墨四寸七分，后载克去后杠孔分墨四寸五分。前杠长一尺八寸，广二寸，厚一寸五分。后杠与等。板方囊二枚，厚八分，长二尺七寸，高一尺六寸五分，广一尺六寸：每枚受米二斛三斗。从上杠孔去肋下七寸：前后同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔长一寸五分，广七分：八孔同。前后四脚广二寸，厚一寸五分。形制如象，靬长四寸，径面四寸二分。孔径中三脚杠，长二尺一寸，广一寸五分，厚一寸四分，同杠耳。
众将看了一遍，都拜倒在地，说：“丞相真是神人啊！”过了几天，木牛流马都制造完备，看起来就跟活的一样，上山下岭，都很自如。众军看到，都十分欢喜。孔明命令右将军高翔，带领一千士兵驾着木牛流马，从剑阁一直到祁山大寨，往来搬运粮草，供给蜀兵使用。后人写诗称赞道：剑关险峻驱流马，斜谷崎岖驾木牛。后世若能行此法，输将安得使人愁？
司马懿正发愁烦闷的时候，突然侦察兵来报告：“蜀兵用木牛流马转运粮草，人不太劳累，牛马也不用吃东西。”司马懿大吃一惊，说：“我之所以坚守不出，就是因为他们粮草接济不上，想等他们自己支撑不下去。现在他们用了这个办法，肯定是做了长远打算，不打算退兵了。这可怎么办呢？”
他急忙把张虎、乐綝二人叫来，吩咐道：“你们二人各带五百士兵，从斜谷小路抄过去，等蜀兵驱赶着木牛流马经过，等他们全过去之后，一起杀出去。不要抢太多，只抢三五匹就回来。”二人领命，各自带领五百士兵，扮成蜀兵，夜里偷偷从小路过去，埋伏在山谷中。果然看到高翔带兵驱赶着木牛流马过来。等差不多都过去了，两边一齐擂鼓呐喊着杀出，蜀兵措手不及，丢下几匹木牛流马。张虎、乐綝很高兴，把抢到的木牛流马赶回了本寨。
司马懿看了，发现这些木牛流马果然行动自如，跟活的一样，十分高兴，说：“你们会用这个办法，难道我就不会用！”于是命令一百多个能工巧匠，当面把木牛流马拆开，吩咐他们按照尺寸、长短、厚薄的方法，照样制造木牛流马。不到半个月，就造好了二千多只，和孔明造的一模一样，也能奔走。
司马懿就命令镇远将军岑威，带领一千士兵驾着木牛流马，去陇西搬运粮草，往来不断。魏营的将士们，都十分欢喜。
高翔回去向孔明报告，说魏兵抢走了五六匹木牛流马。孔明笑着说：“我就是要让他们抢走。我不过费了几匹木牛流马，过不了多久就能从魏军那里得到很多物资资助。”众将疑惑地问：“丞相怎么会这么肯定呢？”孔明解释道：“司马懿看到木牛流马，一定会仿照我们的方法制造。到时候，我自有应对的计策。”
过了几天，有人来报，说魏兵也造出了木牛流马，正在往陇西搬运粮草。孔明听后十分高兴，说：“果然不出我所料。”于是把王平叫来，吩咐道：“你带领一千士兵，扮成魏兵，连夜偷偷越过北原，就说是巡粮的军队，直接赶到运粮的地方，把护粮的人全部杀散，然后把木牛流马赶回来，径直从北原过来。这里肯定会有魏兵追赶，你就把木牛流马嘴里的舌头扭转，牛马就不能行动了，你们就直接弃下它们逃走。等背后魏兵赶到，他们会发现这些牛马牵不动、扛不走。等我的其他兵马赶到，你再回身把牛马的舌头扭回来，就可以赶着它们顺利走了。这样魏兵肯定会觉得十分怪异！”王平领命，带兵出发了。
孔明又把张嶷叫来，吩咐说：“你带领五百士兵，都扮成六丁六甲神兵的模样，鬼头兽身，用五彩颜料涂脸，装扮成各种怪异的样子，一手拿着绣旗，一手拿着宝剑，身上挂着葫芦，里面藏着烟火之类的东西，埋伏在山旁。等木牛流马到来的时候，就放起烟火，一起冲出去，驱赶着牛马前进。魏人看到，肯定会以为是神鬼，不敢来追赶。”张嶷领命，带兵而去。
孔明接着又把魏延、姜维叫来，吩咐道：“你们二人一起带领一万士兵，到北原寨口接应木牛流马，防止和魏军交战。”然后又对廖化、张翼说：“你们二人带领五千士兵，去截断司马懿的来路。”最后对马忠、马岱说：“你们二人带领二千士兵去渭南挑战。”这六人各自领命，依计行事。
魏将岑威带领军队驱赶着木牛流马，装载着粮米，正行进间，忽然有人报告说前面有巡粮的军队。岑威派人前去侦察，发现果然是魏兵，便放心地继续前进。两支队伍会合后，突然喊声震天，蜀兵就在队伍里杀了起来，大喊：“蜀中大将王平在此！”魏兵毫无防备，被蜀兵杀死了大半。岑威带领败兵抵抗，被王平一刀斩杀，其余的人纷纷溃散。王平带兵把木牛流马全部赶了回去。
败兵飞奔回北原寨内报告。郭淮听说军粮被劫，急忙带兵前来救援。王平命令士兵把木牛流马的舌头扭转，把它们都丢弃在路上，一边战斗一边撤退。郭淮见状，连忙让士兵先别追，先把木牛流马赶回去。众士兵一起去驱赶，可那些牛马却怎么也赶不动。郭淮心中充满疑惑，正不知如何是好，忽然鼓角齐鸣，喊声四起，两路兵马杀来，正是魏延、姜维，王平也带兵杀了回来。三路兵马夹攻，郭淮大败而逃。
王平让军士把牛马的舌头再次扭转回来，顺利地驱赶着它们前进。郭淮远远望见，正想回兵再追，只见山后烟雾升腾，一队神兵冲了出来，一个个手拿旗帜宝剑，模样怪异，赶着木牛流马像风一样迅速离去。郭淮大惊失色，说道：“这一定是有神明相助！”众士兵见了，也都惊恐不已，不敢再追赶。
司马懿听说北原兵败，急忙亲自带兵来救援。刚走到半路，突然一声炮响，两路兵马从险峻的地方杀出，喊声震地，旗帜上写着大大的“汉将张翼、廖化”。司马懿见了大惊失色，魏军顿时惊慌失措，各自逃窜。正所谓：路逢神将粮遭劫，身遇奇兵命又危。不知道司马懿要如何抵挡，且看下文分解。