譙周作為太史，頗通天文，他看到孔明又準備出師，於是向後主劉禪上奏說：“我職責所在掌管司天台，觀察天象，有福禍之兆不能不奏報。最近有數萬群鳥從南方飛來，投入漢水而死，這是不祥之兆。我又觀察到天象，奎星出現在太白星的分位上，盛氣在北方，這對伐魏不利。再加上成都的民眾都聽到柏樹在夜晚哭泣，這些異象都預示著災難。丞相應該謹慎防守，不可輕舉妄動。”然而孔明說：“我受先帝的托孤之重，應當竭力討伐國賊，怎麽能因為一些虛妄的征兆，就廢棄國家大事呢？”於是命令有關部門設太牢祭於昭烈廟，流著淚拜告說：“我諸葛亮五次出兵祁山，都未能取得一寸土地，所負的罪責不輕！如今我再次統領全軍，出兵祁山，發誓要竭盡心力，剿滅漢賊，恢複中原，鞠躬盡瘁，死而後已！”祭禮結束後，他拜辭了後主，連夜趕到漢中，聚集諸將商議出兵事宜。忽然有消息報來，說關興病逝，孔明放聲大哭，昏倒在地，半天才蘇醒過來。眾將再三勸解，孔明歎息道：“可憐的忠義之人，天卻不賜予他長壽！我這次出兵，又少了一員大將啊！”後人有詩感歎：“生死本是人之常理，如同蜉蝣一樣短暫。但隻要心存忠孝節義，又何必求長壽如鬆柏之喬呢？”
孔明帶領蜀兵三十四萬，分五路進軍，命令薑維、魏延為先鋒，都在祁山集結，又命令李恢先運送糧草到斜穀道口等候。此時是魏國的青龍二年春二月，因為前一年有青龍從摩坡井內出現，所以改了年號。近臣上奏說：“邊境官員飛報蜀兵三十多萬，分五路再次出兵祁山。”魏主曹睿大驚，急忙召見司馬懿，對他說：“蜀國人三年沒有入侵了，現在諸葛亮又出兵祁山，我們該怎麽辦？”司馬懿迴答說：“我夜觀天象，發現中原的旺氣正盛，而奎星侵犯太白星，這對西川不利。現在孔明自負才智，逆天而行，是自取敗亡。我托陛下的洪福，應當前往破敵，但願能保舉四人同去。”曹睿問：“你保舉何人？”司馬懿說：“夏侯淵有四個兒子：長子名叫夏侯霸，字仲權；次子名叫夏侯威，字季權；三子名叫夏侯惠，字稚權；四子名叫夏侯和，字義權。夏侯霸、夏侯威二人擅長騎射，夏侯惠、夏侯和二人精通韜略。這四人一直想為父報仇。我現在保舉夏侯霸、夏侯威為左右先鋒，夏侯惠、夏侯和為行軍司馬，共同協助軍機，以退蜀兵。”曹睿問：“以前夏侯楙駙馬失誤軍機，損失了許多兵馬，至今仍因羞愧而不敢迴來。現在這四人會不會和夏侯楙一樣？”司馬懿迴答說：“這四人絕非夏侯楙所能比。”曹睿於是聽從了他的建議，立即任命司馬懿為大都督，所有將士都根據才能委以任用，各地的兵馬都聽從他的調遣。
司馬懿接受任命後辭別朝廷出了城。曹睿又以手詔賜給司馬懿說：“你到達渭濱後應該堅守壁壘采取守勢不要與敵人交鋒。蜀兵如果不能得誌就必定會假裝撤退來誘敵你千萬要小心不要追擊。等到他們糧食用盡必定會自動撤走然後我們再乘虛攻擊他們這樣取勝就不難了也可以避免軍馬疲勞之苦。沒有比這更好的計策了。”司馬懿叩頭接受詔令當日就到達長安聚集了各地的軍馬共四十萬人都來到渭濱下寨；他又撥出五萬軍馬在渭水上搭起九座浮橋讓先鋒夏侯霸、夏侯威過渭水安營；又在大營之後的東原築起一座城池以防不測。
司馬懿正在與眾將商議的時候忽然有人報告說郭淮、孫禮求見。司馬懿迎入他們後禮畢郭淮說：“現在蜀兵正在祁山如果讓他們跨過渭水登上高原接連北山阻斷隴道那就非常危險了。”司馬懿說：“你說得對。你可前往總督隴西軍馬在北原下寨深挖壕溝高築壁壘堅守不動。隻等蜀兵糧食用盡我們才可以攻擊他們。”郭淮、孫禮領命後帶著兵馬去下寨了。
孔明再次出兵祁山，布下了五個大寨，分別是左、右、中、前、後，從斜穀一直延伸到劍閣，又連續建立了十四個大寨，分散駐紮軍馬，為長期作戰做準備。他每天都派人巡邏。忽然有報告說郭淮、孫禮帶領隴西的軍隊在北原下寨。孔明對將領們說：“魏軍在北原安營，是怕我們取此路，阻斷隴道。我們現在假裝攻打北原，實際上卻秘密攻取渭濱。派人紮木筏百餘隻，上麵裝載草把，選五千名熟練水手駕駛。我們深夜隻攻打北原，司馬懿必定會引兵來救。如果他們稍微敗退，我們就讓後軍先渡過河去，然後把前軍放在木筏中，不要上岸，順水去取浮橋放火燒斷，以攻擊他們的後方。我親自帶領一軍去攻取前營的門戶。如果我們能占據渭水之南，那麽進兵就不難了。”將領們遵命而行。然而，早有巡邏的士兵飛報給司馬懿。
司馬懿召集將領們商議說：“孔明這樣部署，其中必定有計。他們以攻取北原為名，實際上是順水來燒浮橋，擾亂我們的後方，然後再攻打我們的前方。”他立即傳令給夏侯霸、夏侯威說：“如果聽到北原發出喊聲，就提兵到渭水南山之中，等待蜀兵到來後攻擊他們。”又命令張虎、樂綝帶領二千名弓弩手埋伏在渭水浮橋的北岸：“如果蜀兵乘木筏順水而來，就一起射擊他們，不要讓他們靠近浮橋。”又傳令給郭淮、孫禮說：“孔明來北原是為了秘密渡過渭水，你們新建的營地人馬不多，可以全部埋伏在半路上。如果蜀兵在午後渡水，黃昏時分必定會來攻打你們。你們假裝敗逃，蜀兵必定會追趕，你們都用弓弩射擊他們。我們水陸並進，如果蜀兵大舉進攻，隻看我的指揮進行反擊。”各處下令完畢後，又命令兩個兒子司馬師、司馬昭帶領軍隊救援前營，他自己則親自帶領一軍救援北原。
孔明命令魏延、馬岱帶領軍隊渡過渭水攻打北原；命令吳班、吳懿帶領木筏兵去燒浮橋；命令王平、張嶷為前隊，薑維、馬忠為中隊，廖化、張翼為後隊：兵分三路去攻打渭水的旱營。當天午時，人馬離開大寨全部渡過渭水列成陣勢緩緩前進。當魏延、馬岱接近北原時天色已經昏暗。孫禮看到他們便立即放棄營地逃跑。魏延知道有埋伏急忙撤軍時四下喊聲大震左有司馬懿右有郭淮兩路軍隊殺來。魏延、馬岱奮力殺出一條血路但蜀兵大多落入水中餘下的士兵也無路可逃。幸好吳懿的軍隊殺來救了敗兵過岸抵擋。吳班分出一半兵力撐筏順水來燒浮橋卻被張虎、樂綝在岸上用亂箭射住。吳班中箭落水而死餘下的軍隊跳水逃命木筏全部被魏兵奪去。
此時王平、張嶷不知道北原的敗仗一直衝到魏營已經是二更天氣隻聽到喊聲四起。王平對張嶷說：“我們的軍隊正在攻打北原不知道勝負如何。渭南的營地就在我們麵前為什麽看不到一個魏兵？莫非司馬懿已經知道了先做了準備？我們等看到浮橋火起再進攻。”兩人勒住軍馬忽然背後一騎馬來報告說：“丞相命令軍隊立即撤迴。北原的軍隊和浮橋的軍隊都已經失利了。”王平、張嶷大驚急忙撤軍時卻被魏兵抄在背後一聲炮響一齊殺來火光衝天。王平、張嶷帶領軍隊迎戰兩軍混戰一場。平、嶷兩人奮力殺出一條血路但蜀兵折損大半。
孔明迴到祁山大寨收攏敗兵大約折損了萬餘人心中非常憂悶。忽然有報告說費禕從成都來見丞相。孔明請他進來。費禕行禮後孔明說：“我有一封信正想麻煩你去東吳遞交不知道你願意去嗎？”
費禕迴答道：“既然是丞相的命令，我怎麽敢推辭呢？”於是孔明立刻寫好書信並交給費禕。費禕拿著書信直接來到建業，進入宮殿拜見吳主孫權，並呈上孔明的書信。孫權拆開書信看後，信中的內容大致是：漢室不幸，王綱失紀，曹操篡逆，這種局麵一直蔓延至今。我孔明受昭烈皇帝的囑托，重任在身，怎敢不竭盡全力盡忠職守？現在大軍已經會集在祁山，狂妄的敵寇即將在渭水滅亡。懇切希望陛下念及同盟的情義，命令將領北征，共同奪取中原，分享天下。信中的言辭無法盡述，萬望陛下聖明垂聽！
孫權看完信後非常高興，對費禕說：“我早就想興兵，但一直未能與孔明會合。現在既然有書信到來，我即日將親自出征，進駐巢門，攻取魏國的新城。再命令陸遜、諸葛瑾等人屯兵在江夏、沔口，攻取襄陽；孫韶、張承等人出兵廣陵，攻取淮陽等地。三處軍隊一齊進軍，共計三十萬大軍，即刻出發。”費禕拜謝道：“如果真能這樣，那麽中原不久就會被我們攻破！”孫權設宴款待費禕。在飲宴間，孫權問道：“在丞相軍中，誰擔任先鋒破敵？”費禕迴答說：“是魏延。”孫權笑著說：“這個人勇猛有餘，但心術不正。如果有一天沒有孔明，他必定會成為禍害。孔明難道不知道這一點嗎？”費禕說：“陛下說得很對！我現在迴去，就會將陛下的話告訴孔明。”於是費禕拜辭孫權，迴到祁山，見到孔明後，詳細轉述了孫權將出動三十萬大軍，禦駕親征，並分三路進軍的計劃。
孔明又問：“孫權還有別的話嗎？”費禕將孫權對魏延的評價告訴了孔明。孔明歎息道：“孫權真是一位聰明的君主！我並非不知道魏延的為人，隻是愛惜他的勇猛，所以才用他。”費禕說：“丞相應該早點處理這個問題。”孔明說：“我自有辦法。”費禕辭別孔明後，自行返迴成都。
此時孔明正在與眾將商議進軍的事宜，忽然有報告說有魏國將領來投降。孔明召見後問其來意，那人迴答說：“我是魏國的偏將軍鄭文。最近與秦朗一同領兵聽從司馬懿的調遣。但司馬懿徇私偏向秦朗加封他為前將軍卻視我如草芥因此我心中不平特來投降丞相。希望丞相能收留我。”話還沒說完就有人來報告說秦朗帶兵在營寨外麵挑戰單要鄭文出去交戰。孔明問鄭文：“你的武藝與秦朗相比如何？”鄭文迴答說：“我定能斬他。”孔明說：“你如果能先殺了秦朗我才會信任你。”鄭文欣然上馬出營與秦朗交鋒。孔明也親自出營觀看。
隻見秦朗挺槍大罵道：“反賊盜我戰馬來到這裏可早早還我！”說完直取鄭文。鄭文拍馬舞刀相迎隻一迴合就斬秦朗於馬下魏軍紛紛逃走。鄭文提著秦朗的首級迴到營中。然而孔明迴到帳中坐定後卻突然勃然大怒喝令左右將鄭文推出斬首。鄭文大驚失色喊道：“小將無罪！”孔明說：“我以前就認識秦朗你現在斬的人並不是秦朗。你怎麽敢欺騙我！”鄭文連忙拜告說：“這其實是秦朗的弟弟秦明。”孔明笑著說：“是司馬懿派你來詐降想趁機搗亂的吧？你以為你能瞞得過我嗎？如果你不老實交代我必定斬你！”鄭文隻得承認自己是詐降並哭著請求免死。孔明說：“你既然想活命那就寫一封信給司馬懿讓他親自來劫營我就饒你性命。如果你能幫我們捉住司馬懿那就是你的功勞我還會重用你。”鄭文隻得寫了一封信交給孔明。孔明命令將鄭文監押起來。
樊建問孔明：“丞相怎麽知道這個人是詐降的？”孔明解釋說：“司馬懿不會輕易用人。如果秦朗真的被加封為前將軍那他的武藝必然高強。但現在鄭文與秦朗交手隻一迴合就斬了秦朗這顯然不是真正的秦朗。所以我斷定他是詐降的。”眾人都對孔明的智慧佩服得五體投地。
接著孔明挑選了一個口才好的軍士秘密交代了一番。軍士領命後拿著書信來到魏寨求見司馬懿。司馬懿召見後拆開書信看完問道：“你是什麽人？”軍士迴答說：“我是中原人流落到蜀中與鄭文是同鄉。現在孔明因為鄭文有功任用他為先鋒。鄭文特地托我來送信約定在明日晚間舉火為號希望都督能帶領大軍前來劫寨鄭文會在裏麵做內應。”司馬懿反複盤問又將書信仔細檢查了一遍確認是真的後就賜給軍士酒食並吩咐說：“本日二更為期限我會親自來劫寨。如果大事成功我必定會重用你。”軍士拜別後迴到蜀寨向孔明報告了情況。
孔明於是設下埋伏和陷阱做好迎戰的準備。他命令王平、張嶷等人按照計劃行事；又命令馬忠、馬岱等人也按照計劃行事。
孔明又特別召來魏延，秘密地布置了一番任務。然後他自己帶領數十人，坐在高山之上，全麵指揮眾軍行動。
司馬懿看了鄭文的信後，打算帶著兩個兒子率領大軍去劫蜀軍的營寨。但長子司馬師勸誡說：“父親，您怎麽能僅憑一封信就親自深入重地呢？萬一有疏漏，那該怎麽辦？不如先派別的將領去，您在後麵接應。”司馬懿聽從了兒子的建議，於是命令秦朗帶領一萬兵力去劫蜀寨，他自己則率軍在後麵接應。
當晚初更時分，風清月朗。但當快到二更時，突然陰雲密布，黑暗籠罩，麵對麵都看不清。司馬懿大喜，認為這是天助他成功。於是所有人都口銜枚，馬嘴也被勒住，以防發出聲音，他們長驅直入，大舉進攻。
秦朗身先士卒，帶著一萬兵直接衝入蜀寨，但裏麵卻空無一人。他知道自己中計了，急忙下令退兵。但此時四下火把齊明，喊聲震天。左邊有王平、張嶷，右邊有馬岱、馬忠，兩路蜀兵夾擊而來。秦朗死戰，但無法突圍。背後的司馬懿看到蜀寨火光衝天，喊聲不斷，不知道魏兵的勝敗情況，隻顧催兵上前接應，朝著火光中殺去。
突然，一聲呐喊響起，鼓角喧天，火炮震地。左邊魏延，右邊薑維，兩路蜀兵殺出。魏兵大敗，傷亡慘重，四處逃散。此時秦朗所帶的一萬兵都被蜀兵圍住，箭矢如雨點般射來，秦朗在混亂中被殺。司馬懿帶著殘兵逃迴自己的營寨。
三更過後，天氣又變得清朗起來。原來二更時的陰雲黑暗是孔明使用遁甲之法造成的。他收兵後，又驅使六丁六甲之神掃蕩了浮雲，所以天氣又變清了。
孔明在山上鳴金收兵後迴到營寨。他命令將鄭文斬首，並再次商議攻取渭南的策略。但每天蜀兵挑戰時魏軍都不出迎。於是孔明親自乘坐小車來到祁山前、渭水東西兩岸踏看地形。當他來到一個穀口時發現其形狀像葫蘆一樣可以容納千餘人；而兩山之間又有一個較小的穀口可以容納四五百人；背後兩山環抱隻能通過一個人一匹馬。孔明看了非常高興並詢問向導官這個地方的名字得知這裏叫上方穀又叫葫蘆穀。
迴到帳中後孔明召來裨將杜睿和胡忠兩人並秘密地給他們布置了任務：讓他們帶領一千多名隨軍匠人進入葫蘆穀中製造“木牛”“流馬”這些運輸工具；同時又命令馬岱帶領五百兵力守住穀口並嚴格保密捉拿司馬懿的計劃就在此舉中千萬不能走漏風聲。馬岱接受了任務後離去而杜睿等兩人則在穀中監督匠人們按照孔明的指示進行製造工作。
有一天長史楊儀進來報告說：“現在所有的糧食都儲存在劍閣但是搬運起來非常不方便因為人夫和牛馬都不足該怎麽辦呢？”孔明笑著說：“其實我已經考慮這個問題很久了。之前我們積累了很多木材並且還從西川收購了大量的大木讓人製造‘木牛’‘流馬’來搬運糧食這樣非常方便。這些‘木牛’‘流馬’既不需要喝水也不需要吃草可以晝夜不停地轉運糧食。”眾人都非常驚訝地說：“從古至今我們都沒有聽說過有‘木牛’‘流馬’這樣的事情。不知道丞相您有什麽妙法能夠製造出這樣神奇的東西來呢？”
孔明說：“我已經讓人依法製造木牛流馬，但尚未完備。我現在先將製造木牛流馬的方法，包括其尺寸、方圓、長短、闊狹，都詳細寫清楚，你們可以看看。”眾將聽後都非常高興。孔明隨即手寫了一份製造方法，交給眾將觀看。
眾將環繞著看這份製造方法。製造木牛的方法寫道：腹部呈方形，腿彎曲，一股有四足；頭縮入領中，舌頭附著在腹部。它載重多但行程短：單獨行走可達數十裏，成群行走則為二十裏。彎曲的部分為牛頭，雙出的為牛足，橫放的為牛領，轉動的為牛腳，覆蓋的為牛背，方形的為牛腹，垂下的為牛舌，彎曲的為牛肋，刻削的為牛齒，直立的為牛角，細長的為牛鞅，攝持的為牛秋軸。牛抬頭時雙轅仰起，人行六尺，牛則走四步。每頭牛可載十人一個月所食的糧食，人不太勞累，牛也不需要飲水和吃草。
製造流馬的方法寫道：肋長三尺五寸，寬三寸，厚二寸二分，左右相同。前軸孔到頭的距離為四寸，孔徑為二寸。前腳孔到前軸孔的距離為四寸五分，孔寬為一寸。前杠孔到前腳孔的距離為二寸七分，孔長二寸，寬一寸。後軸孔到前杠孔的距離為一尺五分，大小與前同。後腳孔到後軸孔的距離為三寸五分，大小也與前同。後杠孔到後腳孔的距離為四寸七分，後載物處到後杠孔的距離為四寸五分。前杠長一尺八寸，寬二寸，厚一寸五分。後杠與此相同。木板製成的方形袋子兩枚，厚八分，長二尺七寸，高一尺六寸五分，寬一尺六寸，每枚可裝米二斛三鬥。從上杠孔到肋下的距離為七寸，前後相同。上杠孔到下杠孔的距離為一尺三寸，孔長一寸五分，寬七分，八個孔都相同。前後四腳寬二寸，厚一寸五分。整體形狀像象，皮帶長四寸，徑麵四寸二分。孔徑中的三腳杠長二尺一寸，寬一寸五分，厚一寸四分，與杠耳相同。
眾將看了一遍後，都拜伏在地，稱讚道：“丞相真是神人啊！”過了幾天，木牛流馬都製造完備，就像活的一樣，上山下嶺都非常方便。眾軍看到後都非常高興。孔明命令右將軍高翔帶領一千士兵駕著木牛流馬，從劍閣直達祁山大寨，往來搬運糧草供給蜀兵使用。後人有詩讚道：“劍關險峻驅流馬，斜穀崎嶇駕木牛。後世若能行此法，輸將安得使人愁？”
此時司馬懿正在憂悶之中，忽然哨馬報告說：“蜀兵正在使用木牛流馬轉運糧草，人們不太勞累，而牛馬也不需要吃草。”司馬懿大驚道：“我之所以堅守不出戰，就是因為他們的糧草無法接濟，想等他們自行崩潰。現在他們使用了這種方法，必然是做了長遠打算不打算撤退了。這可怎麽辦呢？”他急忙召來張虎、樂綝二人吩咐道：“你們兩人各帶五百士兵從斜穀小路抄出去，等蜀兵驅趕過木牛流馬後任他們過去然後一起殺出。不要多搶隻搶三五匹就迴來了。”兩人依令行事各帶五百士兵扮作蜀兵夜間偷過小路埋伏在山穀中。果然看到高翔帶著士兵驅趕木牛流馬而來。等他們快過完時兩邊一起鼓噪殺出蜀兵措手不及丟下了幾匹木牛流馬。張虎、樂綝歡喜地驅趕著搶到的木牛流馬迴本寨。
司馬懿看了這些搶迴來的木牛流馬發現它們果然像活的一樣能夠自如行動於是大喜說道：“你們會用這種方法難道我就不會用嗎？”他便命令一百多名巧匠當麵拆開木牛流馬並按照其尺寸長短厚薄的方法一樣製造木牛流馬。不到半個月就造出了兩千多隻與孔明所造的一模一樣也能夠自如奔走。於是他命令鎮遠將軍岑威帶領一千士兵驅趕著木牛流馬去隴西搬運糧草往來不斷。魏營的軍將們都非常高興。
高翔迴來向孔明報告，說魏兵搶走了五六匹木牛流馬。孔明笑著說：“我正要他們搶去。我隻費了幾匹木牛流馬的代價，不久卻能得到魏軍許多的資助。”諸將問為什麽，孔明解釋道：“司馬懿見了木牛流馬，必然會仿照我們的方法製造。那時我又有新的計策。”
數日後，有人報告說魏兵也會造木牛流馬了，正在往隴西搬運糧草。孔明大喜，說：“這正是我所預料的。”於是他叫來王平，吩咐他帶領一千兵力，扮作魏兵，星夜偷過北原，假稱是巡糧軍，直接到運糧的地方，將護糧的魏兵全部殺散，然後驅趕木牛流馬迴來，經過北原的時候，必定有魏兵追趕，這時就將木牛流馬的舌頭扭轉，使牛馬不能行動，然後丟棄它們逃跑。等背後的魏兵趕到，牽拽不動，也扛抬不走。等我們的援兵到了，你們再迴身將牛馬的舌頭扭過來，繼續驅趕前行。這樣魏兵必定會懷疑這是神怪之作。”王平接受了任務，帶領兵力離去。
孔明又叫來張嶷，吩咐他帶領五百兵力，全部扮作六丁六甲神兵，鬼頭獸身，五彩塗麵，做出種種怪異的樣子，一手執繡旗，一手執寶劍，身上掛著葫蘆，裏麵藏著煙火之物，埋伏在山邊。等木牛流馬到的時候，放起煙火，一起衝出，驅趕牛馬前行。魏兵見了，必定會懷疑是神鬼作怪，不敢來追趕。”張嶷也接受了任務，帶領兵力離去。
孔明又命令魏延和薑維帶領一萬兵力去北原寨口接應木牛流馬以防交戰；命令廖化和張翼帶領五千兵力去阻斷司馬懿的來路；命令馬忠和馬岱帶領二千兵力去渭南挑戰。這六人都各自遵令而去。
且說魏將岑威帶領軍隊驅趕木牛流馬裝載糧米正在行進中突然接到報告說前麵有蜀兵在巡糧。岑威派人偵察後確認是魏兵於是放心前進。兩軍合並在一起時突然喊聲大震蜀兵從本隊中殺出大喊：“蜀中大將王平在此！”魏兵措手不及被蜀兵殺死大半。岑威帶領敗兵抵抗被王平一刀斬殺其餘的都潰散了。王平帶領軍隊把木牛流馬全部驅趕迴來。敗兵逃迴北原寨內報告。
郭淮聽說軍糧被劫急忙帶領軍隊來救援。王平命令士兵扭轉木牛流馬的舌頭將它們全部丟棄在道路上邊戰邊退。郭淮下令不要追趕隻把木牛流馬驅趕迴來。然而眾軍一起驅趕卻怎麽也驅不動。郭淮心中疑惑正無可奈何時忽然鼓角喧天喊聲四起兩路蜀兵殺來原來是魏延和薑維。王平也帶領軍隊殺迴。三路夾攻下郭淮大敗而逃。王平命令軍士再次扭轉牛馬的舌頭驅趕它們前行。郭淮望見正想迴兵再追卻看見山後煙雲突起一隊神兵衝出來一個個手執旗劍形狀怪異驅趕著木牛流馬如風般迅速離去。郭淮大驚道：“這一定是神助！”眾軍見了都驚恐畏懼不敢追趕。
司馬懿聽說北原兵敗急忙親自帶領軍隊來救援。剛到半路忽然一聲炮響兩路蜀兵從險峻處殺出喊聲震天旗上大字寫著：“漢將張翼、廖化”。司馬懿見了大驚魏軍也著慌各自逃竄。
孔明帶領蜀兵三十四萬，分五路進軍，命令薑維、魏延為先鋒，都在祁山集結，又命令李恢先運送糧草到斜穀道口等候。此時是魏國的青龍二年春二月，因為前一年有青龍從摩坡井內出現，所以改了年號。近臣上奏說：“邊境官員飛報蜀兵三十多萬，分五路再次出兵祁山。”魏主曹睿大驚，急忙召見司馬懿，對他說：“蜀國人三年沒有入侵了，現在諸葛亮又出兵祁山，我們該怎麽辦？”司馬懿迴答說：“我夜觀天象，發現中原的旺氣正盛，而奎星侵犯太白星，這對西川不利。現在孔明自負才智，逆天而行，是自取敗亡。我托陛下的洪福，應當前往破敵，但願能保舉四人同去。”曹睿問：“你保舉何人？”司馬懿說：“夏侯淵有四個兒子：長子名叫夏侯霸，字仲權；次子名叫夏侯威，字季權；三子名叫夏侯惠，字稚權；四子名叫夏侯和，字義權。夏侯霸、夏侯威二人擅長騎射，夏侯惠、夏侯和二人精通韜略。這四人一直想為父報仇。我現在保舉夏侯霸、夏侯威為左右先鋒，夏侯惠、夏侯和為行軍司馬，共同協助軍機，以退蜀兵。”曹睿問：“以前夏侯楙駙馬失誤軍機，損失了許多兵馬，至今仍因羞愧而不敢迴來。現在這四人會不會和夏侯楙一樣？”司馬懿迴答說：“這四人絕非夏侯楙所能比。”曹睿於是聽從了他的建議，立即任命司馬懿為大都督，所有將士都根據才能委以任用，各地的兵馬都聽從他的調遣。
司馬懿接受任命後辭別朝廷出了城。曹睿又以手詔賜給司馬懿說：“你到達渭濱後應該堅守壁壘采取守勢不要與敵人交鋒。蜀兵如果不能得誌就必定會假裝撤退來誘敵你千萬要小心不要追擊。等到他們糧食用盡必定會自動撤走然後我們再乘虛攻擊他們這樣取勝就不難了也可以避免軍馬疲勞之苦。沒有比這更好的計策了。”司馬懿叩頭接受詔令當日就到達長安聚集了各地的軍馬共四十萬人都來到渭濱下寨；他又撥出五萬軍馬在渭水上搭起九座浮橋讓先鋒夏侯霸、夏侯威過渭水安營；又在大營之後的東原築起一座城池以防不測。
司馬懿正在與眾將商議的時候忽然有人報告說郭淮、孫禮求見。司馬懿迎入他們後禮畢郭淮說：“現在蜀兵正在祁山如果讓他們跨過渭水登上高原接連北山阻斷隴道那就非常危險了。”司馬懿說：“你說得對。你可前往總督隴西軍馬在北原下寨深挖壕溝高築壁壘堅守不動。隻等蜀兵糧食用盡我們才可以攻擊他們。”郭淮、孫禮領命後帶著兵馬去下寨了。
孔明再次出兵祁山，布下了五個大寨，分別是左、右、中、前、後，從斜穀一直延伸到劍閣，又連續建立了十四個大寨，分散駐紮軍馬，為長期作戰做準備。他每天都派人巡邏。忽然有報告說郭淮、孫禮帶領隴西的軍隊在北原下寨。孔明對將領們說：“魏軍在北原安營，是怕我們取此路，阻斷隴道。我們現在假裝攻打北原，實際上卻秘密攻取渭濱。派人紮木筏百餘隻，上麵裝載草把，選五千名熟練水手駕駛。我們深夜隻攻打北原，司馬懿必定會引兵來救。如果他們稍微敗退，我們就讓後軍先渡過河去，然後把前軍放在木筏中，不要上岸，順水去取浮橋放火燒斷，以攻擊他們的後方。我親自帶領一軍去攻取前營的門戶。如果我們能占據渭水之南，那麽進兵就不難了。”將領們遵命而行。然而，早有巡邏的士兵飛報給司馬懿。
司馬懿召集將領們商議說：“孔明這樣部署，其中必定有計。他們以攻取北原為名，實際上是順水來燒浮橋，擾亂我們的後方，然後再攻打我們的前方。”他立即傳令給夏侯霸、夏侯威說：“如果聽到北原發出喊聲，就提兵到渭水南山之中，等待蜀兵到來後攻擊他們。”又命令張虎、樂綝帶領二千名弓弩手埋伏在渭水浮橋的北岸：“如果蜀兵乘木筏順水而來，就一起射擊他們，不要讓他們靠近浮橋。”又傳令給郭淮、孫禮說：“孔明來北原是為了秘密渡過渭水，你們新建的營地人馬不多，可以全部埋伏在半路上。如果蜀兵在午後渡水，黃昏時分必定會來攻打你們。你們假裝敗逃，蜀兵必定會追趕，你們都用弓弩射擊他們。我們水陸並進，如果蜀兵大舉進攻，隻看我的指揮進行反擊。”各處下令完畢後，又命令兩個兒子司馬師、司馬昭帶領軍隊救援前營，他自己則親自帶領一軍救援北原。
孔明命令魏延、馬岱帶領軍隊渡過渭水攻打北原；命令吳班、吳懿帶領木筏兵去燒浮橋；命令王平、張嶷為前隊，薑維、馬忠為中隊，廖化、張翼為後隊：兵分三路去攻打渭水的旱營。當天午時，人馬離開大寨全部渡過渭水列成陣勢緩緩前進。當魏延、馬岱接近北原時天色已經昏暗。孫禮看到他們便立即放棄營地逃跑。魏延知道有埋伏急忙撤軍時四下喊聲大震左有司馬懿右有郭淮兩路軍隊殺來。魏延、馬岱奮力殺出一條血路但蜀兵大多落入水中餘下的士兵也無路可逃。幸好吳懿的軍隊殺來救了敗兵過岸抵擋。吳班分出一半兵力撐筏順水來燒浮橋卻被張虎、樂綝在岸上用亂箭射住。吳班中箭落水而死餘下的軍隊跳水逃命木筏全部被魏兵奪去。
此時王平、張嶷不知道北原的敗仗一直衝到魏營已經是二更天氣隻聽到喊聲四起。王平對張嶷說：“我們的軍隊正在攻打北原不知道勝負如何。渭南的營地就在我們麵前為什麽看不到一個魏兵？莫非司馬懿已經知道了先做了準備？我們等看到浮橋火起再進攻。”兩人勒住軍馬忽然背後一騎馬來報告說：“丞相命令軍隊立即撤迴。北原的軍隊和浮橋的軍隊都已經失利了。”王平、張嶷大驚急忙撤軍時卻被魏兵抄在背後一聲炮響一齊殺來火光衝天。王平、張嶷帶領軍隊迎戰兩軍混戰一場。平、嶷兩人奮力殺出一條血路但蜀兵折損大半。
孔明迴到祁山大寨收攏敗兵大約折損了萬餘人心中非常憂悶。忽然有報告說費禕從成都來見丞相。孔明請他進來。費禕行禮後孔明說：“我有一封信正想麻煩你去東吳遞交不知道你願意去嗎？”
費禕迴答道：“既然是丞相的命令，我怎麽敢推辭呢？”於是孔明立刻寫好書信並交給費禕。費禕拿著書信直接來到建業，進入宮殿拜見吳主孫權，並呈上孔明的書信。孫權拆開書信看後，信中的內容大致是：漢室不幸，王綱失紀，曹操篡逆，這種局麵一直蔓延至今。我孔明受昭烈皇帝的囑托，重任在身，怎敢不竭盡全力盡忠職守？現在大軍已經會集在祁山，狂妄的敵寇即將在渭水滅亡。懇切希望陛下念及同盟的情義，命令將領北征，共同奪取中原，分享天下。信中的言辭無法盡述，萬望陛下聖明垂聽！
孫權看完信後非常高興，對費禕說：“我早就想興兵，但一直未能與孔明會合。現在既然有書信到來，我即日將親自出征，進駐巢門，攻取魏國的新城。再命令陸遜、諸葛瑾等人屯兵在江夏、沔口，攻取襄陽；孫韶、張承等人出兵廣陵，攻取淮陽等地。三處軍隊一齊進軍，共計三十萬大軍，即刻出發。”費禕拜謝道：“如果真能這樣，那麽中原不久就會被我們攻破！”孫權設宴款待費禕。在飲宴間，孫權問道：“在丞相軍中，誰擔任先鋒破敵？”費禕迴答說：“是魏延。”孫權笑著說：“這個人勇猛有餘，但心術不正。如果有一天沒有孔明，他必定會成為禍害。孔明難道不知道這一點嗎？”費禕說：“陛下說得很對！我現在迴去，就會將陛下的話告訴孔明。”於是費禕拜辭孫權，迴到祁山，見到孔明後，詳細轉述了孫權將出動三十萬大軍，禦駕親征，並分三路進軍的計劃。
孔明又問：“孫權還有別的話嗎？”費禕將孫權對魏延的評價告訴了孔明。孔明歎息道：“孫權真是一位聰明的君主！我並非不知道魏延的為人，隻是愛惜他的勇猛，所以才用他。”費禕說：“丞相應該早點處理這個問題。”孔明說：“我自有辦法。”費禕辭別孔明後，自行返迴成都。
此時孔明正在與眾將商議進軍的事宜，忽然有報告說有魏國將領來投降。孔明召見後問其來意，那人迴答說：“我是魏國的偏將軍鄭文。最近與秦朗一同領兵聽從司馬懿的調遣。但司馬懿徇私偏向秦朗加封他為前將軍卻視我如草芥因此我心中不平特來投降丞相。希望丞相能收留我。”話還沒說完就有人來報告說秦朗帶兵在營寨外麵挑戰單要鄭文出去交戰。孔明問鄭文：“你的武藝與秦朗相比如何？”鄭文迴答說：“我定能斬他。”孔明說：“你如果能先殺了秦朗我才會信任你。”鄭文欣然上馬出營與秦朗交鋒。孔明也親自出營觀看。
隻見秦朗挺槍大罵道：“反賊盜我戰馬來到這裏可早早還我！”說完直取鄭文。鄭文拍馬舞刀相迎隻一迴合就斬秦朗於馬下魏軍紛紛逃走。鄭文提著秦朗的首級迴到營中。然而孔明迴到帳中坐定後卻突然勃然大怒喝令左右將鄭文推出斬首。鄭文大驚失色喊道：“小將無罪！”孔明說：“我以前就認識秦朗你現在斬的人並不是秦朗。你怎麽敢欺騙我！”鄭文連忙拜告說：“這其實是秦朗的弟弟秦明。”孔明笑著說：“是司馬懿派你來詐降想趁機搗亂的吧？你以為你能瞞得過我嗎？如果你不老實交代我必定斬你！”鄭文隻得承認自己是詐降並哭著請求免死。孔明說：“你既然想活命那就寫一封信給司馬懿讓他親自來劫營我就饒你性命。如果你能幫我們捉住司馬懿那就是你的功勞我還會重用你。”鄭文隻得寫了一封信交給孔明。孔明命令將鄭文監押起來。
樊建問孔明：“丞相怎麽知道這個人是詐降的？”孔明解釋說：“司馬懿不會輕易用人。如果秦朗真的被加封為前將軍那他的武藝必然高強。但現在鄭文與秦朗交手隻一迴合就斬了秦朗這顯然不是真正的秦朗。所以我斷定他是詐降的。”眾人都對孔明的智慧佩服得五體投地。
接著孔明挑選了一個口才好的軍士秘密交代了一番。軍士領命後拿著書信來到魏寨求見司馬懿。司馬懿召見後拆開書信看完問道：“你是什麽人？”軍士迴答說：“我是中原人流落到蜀中與鄭文是同鄉。現在孔明因為鄭文有功任用他為先鋒。鄭文特地托我來送信約定在明日晚間舉火為號希望都督能帶領大軍前來劫寨鄭文會在裏麵做內應。”司馬懿反複盤問又將書信仔細檢查了一遍確認是真的後就賜給軍士酒食並吩咐說：“本日二更為期限我會親自來劫寨。如果大事成功我必定會重用你。”軍士拜別後迴到蜀寨向孔明報告了情況。
孔明於是設下埋伏和陷阱做好迎戰的準備。他命令王平、張嶷等人按照計劃行事；又命令馬忠、馬岱等人也按照計劃行事。
孔明又特別召來魏延，秘密地布置了一番任務。然後他自己帶領數十人，坐在高山之上，全麵指揮眾軍行動。
司馬懿看了鄭文的信後，打算帶著兩個兒子率領大軍去劫蜀軍的營寨。但長子司馬師勸誡說：“父親，您怎麽能僅憑一封信就親自深入重地呢？萬一有疏漏，那該怎麽辦？不如先派別的將領去，您在後麵接應。”司馬懿聽從了兒子的建議，於是命令秦朗帶領一萬兵力去劫蜀寨，他自己則率軍在後麵接應。
當晚初更時分，風清月朗。但當快到二更時，突然陰雲密布，黑暗籠罩，麵對麵都看不清。司馬懿大喜，認為這是天助他成功。於是所有人都口銜枚，馬嘴也被勒住，以防發出聲音，他們長驅直入，大舉進攻。
秦朗身先士卒，帶著一萬兵直接衝入蜀寨，但裏麵卻空無一人。他知道自己中計了，急忙下令退兵。但此時四下火把齊明，喊聲震天。左邊有王平、張嶷，右邊有馬岱、馬忠，兩路蜀兵夾擊而來。秦朗死戰，但無法突圍。背後的司馬懿看到蜀寨火光衝天，喊聲不斷，不知道魏兵的勝敗情況，隻顧催兵上前接應，朝著火光中殺去。
突然，一聲呐喊響起，鼓角喧天，火炮震地。左邊魏延，右邊薑維，兩路蜀兵殺出。魏兵大敗，傷亡慘重，四處逃散。此時秦朗所帶的一萬兵都被蜀兵圍住，箭矢如雨點般射來，秦朗在混亂中被殺。司馬懿帶著殘兵逃迴自己的營寨。
三更過後，天氣又變得清朗起來。原來二更時的陰雲黑暗是孔明使用遁甲之法造成的。他收兵後，又驅使六丁六甲之神掃蕩了浮雲，所以天氣又變清了。
孔明在山上鳴金收兵後迴到營寨。他命令將鄭文斬首，並再次商議攻取渭南的策略。但每天蜀兵挑戰時魏軍都不出迎。於是孔明親自乘坐小車來到祁山前、渭水東西兩岸踏看地形。當他來到一個穀口時發現其形狀像葫蘆一樣可以容納千餘人；而兩山之間又有一個較小的穀口可以容納四五百人；背後兩山環抱隻能通過一個人一匹馬。孔明看了非常高興並詢問向導官這個地方的名字得知這裏叫上方穀又叫葫蘆穀。
迴到帳中後孔明召來裨將杜睿和胡忠兩人並秘密地給他們布置了任務：讓他們帶領一千多名隨軍匠人進入葫蘆穀中製造“木牛”“流馬”這些運輸工具；同時又命令馬岱帶領五百兵力守住穀口並嚴格保密捉拿司馬懿的計劃就在此舉中千萬不能走漏風聲。馬岱接受了任務後離去而杜睿等兩人則在穀中監督匠人們按照孔明的指示進行製造工作。
有一天長史楊儀進來報告說：“現在所有的糧食都儲存在劍閣但是搬運起來非常不方便因為人夫和牛馬都不足該怎麽辦呢？”孔明笑著說：“其實我已經考慮這個問題很久了。之前我們積累了很多木材並且還從西川收購了大量的大木讓人製造‘木牛’‘流馬’來搬運糧食這樣非常方便。這些‘木牛’‘流馬’既不需要喝水也不需要吃草可以晝夜不停地轉運糧食。”眾人都非常驚訝地說：“從古至今我們都沒有聽說過有‘木牛’‘流馬’這樣的事情。不知道丞相您有什麽妙法能夠製造出這樣神奇的東西來呢？”
孔明說：“我已經讓人依法製造木牛流馬，但尚未完備。我現在先將製造木牛流馬的方法，包括其尺寸、方圓、長短、闊狹，都詳細寫清楚，你們可以看看。”眾將聽後都非常高興。孔明隨即手寫了一份製造方法，交給眾將觀看。
眾將環繞著看這份製造方法。製造木牛的方法寫道：腹部呈方形，腿彎曲，一股有四足；頭縮入領中，舌頭附著在腹部。它載重多但行程短：單獨行走可達數十裏，成群行走則為二十裏。彎曲的部分為牛頭，雙出的為牛足，橫放的為牛領，轉動的為牛腳，覆蓋的為牛背，方形的為牛腹，垂下的為牛舌，彎曲的為牛肋，刻削的為牛齒，直立的為牛角，細長的為牛鞅，攝持的為牛秋軸。牛抬頭時雙轅仰起，人行六尺，牛則走四步。每頭牛可載十人一個月所食的糧食，人不太勞累，牛也不需要飲水和吃草。
製造流馬的方法寫道：肋長三尺五寸，寬三寸，厚二寸二分，左右相同。前軸孔到頭的距離為四寸，孔徑為二寸。前腳孔到前軸孔的距離為四寸五分，孔寬為一寸。前杠孔到前腳孔的距離為二寸七分，孔長二寸，寬一寸。後軸孔到前杠孔的距離為一尺五分，大小與前同。後腳孔到後軸孔的距離為三寸五分，大小也與前同。後杠孔到後腳孔的距離為四寸七分，後載物處到後杠孔的距離為四寸五分。前杠長一尺八寸，寬二寸，厚一寸五分。後杠與此相同。木板製成的方形袋子兩枚，厚八分，長二尺七寸，高一尺六寸五分，寬一尺六寸，每枚可裝米二斛三鬥。從上杠孔到肋下的距離為七寸，前後相同。上杠孔到下杠孔的距離為一尺三寸，孔長一寸五分，寬七分，八個孔都相同。前後四腳寬二寸，厚一寸五分。整體形狀像象，皮帶長四寸，徑麵四寸二分。孔徑中的三腳杠長二尺一寸，寬一寸五分，厚一寸四分，與杠耳相同。
眾將看了一遍後，都拜伏在地，稱讚道：“丞相真是神人啊！”過了幾天，木牛流馬都製造完備，就像活的一樣，上山下嶺都非常方便。眾軍看到後都非常高興。孔明命令右將軍高翔帶領一千士兵駕著木牛流馬，從劍閣直達祁山大寨，往來搬運糧草供給蜀兵使用。後人有詩讚道：“劍關險峻驅流馬，斜穀崎嶇駕木牛。後世若能行此法，輸將安得使人愁？”
此時司馬懿正在憂悶之中，忽然哨馬報告說：“蜀兵正在使用木牛流馬轉運糧草，人們不太勞累，而牛馬也不需要吃草。”司馬懿大驚道：“我之所以堅守不出戰，就是因為他們的糧草無法接濟，想等他們自行崩潰。現在他們使用了這種方法，必然是做了長遠打算不打算撤退了。這可怎麽辦呢？”他急忙召來張虎、樂綝二人吩咐道：“你們兩人各帶五百士兵從斜穀小路抄出去，等蜀兵驅趕過木牛流馬後任他們過去然後一起殺出。不要多搶隻搶三五匹就迴來了。”兩人依令行事各帶五百士兵扮作蜀兵夜間偷過小路埋伏在山穀中。果然看到高翔帶著士兵驅趕木牛流馬而來。等他們快過完時兩邊一起鼓噪殺出蜀兵措手不及丟下了幾匹木牛流馬。張虎、樂綝歡喜地驅趕著搶到的木牛流馬迴本寨。
司馬懿看了這些搶迴來的木牛流馬發現它們果然像活的一樣能夠自如行動於是大喜說道：“你們會用這種方法難道我就不會用嗎？”他便命令一百多名巧匠當麵拆開木牛流馬並按照其尺寸長短厚薄的方法一樣製造木牛流馬。不到半個月就造出了兩千多隻與孔明所造的一模一樣也能夠自如奔走。於是他命令鎮遠將軍岑威帶領一千士兵驅趕著木牛流馬去隴西搬運糧草往來不斷。魏營的軍將們都非常高興。
高翔迴來向孔明報告，說魏兵搶走了五六匹木牛流馬。孔明笑著說：“我正要他們搶去。我隻費了幾匹木牛流馬的代價，不久卻能得到魏軍許多的資助。”諸將問為什麽，孔明解釋道：“司馬懿見了木牛流馬，必然會仿照我們的方法製造。那時我又有新的計策。”
數日後，有人報告說魏兵也會造木牛流馬了，正在往隴西搬運糧草。孔明大喜，說：“這正是我所預料的。”於是他叫來王平，吩咐他帶領一千兵力，扮作魏兵，星夜偷過北原，假稱是巡糧軍，直接到運糧的地方，將護糧的魏兵全部殺散，然後驅趕木牛流馬迴來，經過北原的時候，必定有魏兵追趕，這時就將木牛流馬的舌頭扭轉，使牛馬不能行動，然後丟棄它們逃跑。等背後的魏兵趕到，牽拽不動，也扛抬不走。等我們的援兵到了，你們再迴身將牛馬的舌頭扭過來，繼續驅趕前行。這樣魏兵必定會懷疑這是神怪之作。”王平接受了任務，帶領兵力離去。
孔明又叫來張嶷，吩咐他帶領五百兵力，全部扮作六丁六甲神兵，鬼頭獸身，五彩塗麵，做出種種怪異的樣子，一手執繡旗，一手執寶劍，身上掛著葫蘆，裏麵藏著煙火之物，埋伏在山邊。等木牛流馬到的時候，放起煙火，一起衝出，驅趕牛馬前行。魏兵見了，必定會懷疑是神鬼作怪，不敢來追趕。”張嶷也接受了任務，帶領兵力離去。
孔明又命令魏延和薑維帶領一萬兵力去北原寨口接應木牛流馬以防交戰；命令廖化和張翼帶領五千兵力去阻斷司馬懿的來路；命令馬忠和馬岱帶領二千兵力去渭南挑戰。這六人都各自遵令而去。
且說魏將岑威帶領軍隊驅趕木牛流馬裝載糧米正在行進中突然接到報告說前麵有蜀兵在巡糧。岑威派人偵察後確認是魏兵於是放心前進。兩軍合並在一起時突然喊聲大震蜀兵從本隊中殺出大喊：“蜀中大將王平在此！”魏兵措手不及被蜀兵殺死大半。岑威帶領敗兵抵抗被王平一刀斬殺其餘的都潰散了。王平帶領軍隊把木牛流馬全部驅趕迴來。敗兵逃迴北原寨內報告。
郭淮聽說軍糧被劫急忙帶領軍隊來救援。王平命令士兵扭轉木牛流馬的舌頭將它們全部丟棄在道路上邊戰邊退。郭淮下令不要追趕隻把木牛流馬驅趕迴來。然而眾軍一起驅趕卻怎麽也驅不動。郭淮心中疑惑正無可奈何時忽然鼓角喧天喊聲四起兩路蜀兵殺來原來是魏延和薑維。王平也帶領軍隊殺迴。三路夾攻下郭淮大敗而逃。王平命令軍士再次扭轉牛馬的舌頭驅趕它們前行。郭淮望見正想迴兵再追卻看見山後煙雲突起一隊神兵衝出來一個個手執旗劍形狀怪異驅趕著木牛流馬如風般迅速離去。郭淮大驚道：“這一定是神助！”眾軍見了都驚恐畏懼不敢追趕。
司馬懿聽說北原兵敗急忙親自帶領軍隊來救援。剛到半路忽然一聲炮響兩路蜀兵從險峻處殺出喊聲震天旗上大字寫著：“漢將張翼、廖化”。司馬懿見了大驚魏軍也著慌各自逃竄。