司馬懿四周巡視一番，只見山上蜀軍營寨木立，佈局亦甚有章法；山下大道卻空元一人，十分寧靜。司馬懿不由一陣欣喜。他也不再久留，立刻趕返軍營去了。
馬謖在山上亦不敢鬆懈，親自巡視審察。他居高臨下，發現山下有百餘魏軍，似乎是前來探路的樣子，很快便向北面退走了。
馬謖不由傲然大笑，向身邊的親兵道：「魏軍探子回去報知司馬懿，正合我意！他若敢率大軍到來，我於山上一揮令旗，大軍殺下，魏軍必潰逃如喪家之犬也。」
親兵奉迎道：「馬參軍用兵神妙，足可與丞相並駕齊驅也。」
馬謖更感得意，大笑不止。
司馬懿當晚深夜，馳返軍營，立刻便召集諸將前來帥帳，部署向街亭進軍，他對諸將說：「孔明派去守街亭之將，乃馬良之弟馬謖，此人誇誇其談，空論兵法，並無實戰經驗，徒具虛名！孔明一生英明，只怕被此人敗壞了。」
說罷，司馬懿即毫不猶豫，發出軍令。他命令張郺為先鋒，首先率軍插入馬謖與王平相連的通道，堵住王平接應的去路，命令申耽、申儀率一萬大軍，潛上山腰，斷絕山上蜀軍取水之道。
第二天一早，張郺率兵直插到馬謖的山背，堵住王平出來接應的通道。申耽、申儀二將，亦早已潛上蜀軍駐紮的孤山，阻斷了水道。
司馬懿自己親率大軍，一擁而進，將孤山四面圍住，卻並沒立刻進攻。
馬謖在山上觀察，但見魏兵漫山遍野，旌旗蔽日，佈陣十分嚴整。蜀軍兵將見了，人人心驚。馬謖欲趁魏軍立腳未定，向山下衝擊。不料他連揮令旗，蜀軍怯於山下魏軍勢大，准也不敢往下衝。
馬謖大怒，斬了兩名帶兵偏將，蜀軍勉強向山下衝去，衝到山腳，見魏軍嚴陣以待，毫不動搖，蜀軍驚駭，又退回山上去了。
馬謖這才開始驚覺，因軍處絕地，又面對雄壯敵軍，他在山上紮營，猶如將先機送給敵人了。他已知大勢不妙，但此時他已無法可施，只好下令嚴守山上，以待王平軍前來救應。
王平見魏軍已搶佔要道，又將孤山上的馬謖軍四面圍困，他雖知敗局已定，但仍拚死率軍前來救應。不料中途便被插入的張郺軍截住，雙方激戰起來。王平只得五千兵馬，又立腳未定，難抵魏軍的三萬先鋒大軍，只好退回山背後。
魏軍從早上一直圍到晚上，山上水道被斷，蜀軍兵將無水做飯，又饑又渴，軍心大亂。到半夜時分，山南的蜀軍打開營門，下山向魏軍投降。
司馬懿又命人在山上四處放火，山上林木茂盛，烈火熊熊。蜀軍四處奔逃，鬼哭神號。馬謖在此生死關頭，卻心慌意亂，驅趕殘兵敗將，從山的西面突圍逃命去了。而山的西面是司馬懿故意下令留下的一個逃命缺口，否則馬謖的殘兵插翅難逃。
司馬懿迅速攻佔了街亭要道，直接壓逼街亭後面入漢口的關口陽平關。蜀軍的咽喉命脈，已被司馬懿緊緊地扼住了。
但司馬懿不冒進，他下令在街亭布下重防，準備迎接蜀軍的反擊。因此魏延、高翔兩將，雖然依孔明的部署，率軍反擊街亭，亦被嚴陣以待的魏軍擊退了。至此，街亭之戰已成定局，蜀軍因部署失當，己遭慘敗。
事後，司馬昭問司馬懿，為甚故意留下西面缺口，放馬謖的敗兵逃脫？
司馬懿笑道：「我料馬謖熟讀兵書，必知兵書上有置諸死地而後生的論述。因此馬謖雖然明知水道易被我斷，仍在山上駐紮，意在藉此激勵兵將死戰。但馬謖卻忘記了，水斷並非死地，蜀兵尚有投降的一條活路呢！！……我所以留下了西山的缺口，正是不欲令蜀軍自知死地，而與我軍激戰也。」*
司馬昭歎道：「馬謖對兵法只知其一，不知其二；父帥卻能將兵法融匯貫通、舉一反三，更能反其道而行之，雖孔明在此，亦必敗無疑。」
司馬懿卻肅然說道：「不然！馬謖怎又與孔明相比？街亭之敗，乃馬謖部署失當，未戰已失先機。若孔明在此，必於要衝屯駐重兵，築起營壘，則我軍插翅難逾越也！日後與孔明正面交鋒對壘，千萬不可粗心大意。」
司馬昭初歷戰陣，心中有點不以為然，暗道：就憑孔明竟用馬謖鎮守街亭，便足見孔明亦有失策之處了……父親是否有點過慮呢？這是司馬昭的內心話，他只敢想而絕不敢說出來。
司馬昭年少氣盛，對孔明又有點不服氣，忍不住對司馬懿道：「父帥！如今孔明已失街亭，為甚不趁其軍心混亂之際，大舉向孔明的後方漢中進攻，以一戰攻滅蜀川呢？反而打算向孔明的主力大軍進攻？」
司馬懿肅然說道：「昭兒太天真了！街亭之戰，不過是因孔明用人不當，我軍僥倖成功而矣。當年武太祖曹操，以百萬大軍進攻江東，孔明雖僅剩三萬兵力，依然聯合孫權，巧施妙計，大敗曹操於赤壁。如今孔明雖失街亭，但兵力尚有十萬之眾。而馬謖、魏延、王平、高翔等人，必己撤入陽平關，我攻取必十分困難。再者孔明極善用兵，他知我軍進攻陽平關，必揮軍從我背後掩殺過來，我軍兩面受敵，大勢危也。」
司馬昭一聽，這才醒悟司馬懿用兵嚴密，這才能在足智多謀的孔明面前，保持不敗；若稍一輕忽，便必被孔明算計了。
司馬照因此不敢再置疑，一切聽從司馬懿的命令行事。
司馬懿又派出探馬，密切監視孔明軍的動靜。
此時，孔明已接街亭失陷的驚報。他不禁跌足長歎道：「街亭失陷，我軍大勢已去！若不速退，三軍必陷覆役的險地。」
孔明也不敢遲疑，立刻部署撤軍。
孔明派出快馬，前去急報已出箕谷的趙子龍、蕭候儀軍，火速回師接應中軍主力。又派張翼前去劍閣，修好棧道，以備危急時出劍閣入漢中。再令馬岱、姜維二將斷後。他自己則率廖化等將，引中軍主力撤退。
孔明為保住軍糧，親率五千兵馬，到西面的一小城搬運糧草。抵達西城，孔明派二千五百兵馬，前去城外搬運糧草，他自己則率二千五百兵馬，留在西城，準備接應。
就在此時，忽報司馬懿親率十五萬大軍，正向西城浩蕩而來，此時西城之中，只有一班文官及二千五百兵士，連一位大將也沒有，眾官聞報，均大驚失色，料今番必被魏軍所擒了！
孔明心中亦吃了一驚，他也意料不到，司馬懿不去進攻陽平關，以便直取漢中，反而回師向他的主力大軍所在地尋求決戰之機！如此一來，孔明立陷無將可用，無兵可守的絕境了！
孔明神功已達通玄境界，他若隻身逃跑，司馬懿雖有十五萬大軍，亦難困得住他。但孔明若隻身而去，留在西城的二千五百兵士，以及一班隨軍文官，便必定無一倖免，成了魏軍的階下囚了！按孔明的性格，他又怎會采此大失軍心的怯懦辦法？他猛一咬牙，暗道：我擠了生命不要，亦必保存蜀國的這一班精英！
孔明立刻傳令，將城上的旌旗全部掩藏起來，兵士則潛入城中街道屋內，不得擅出，更不許說話喧嘩，違者立斬。又令打開四座城門，每一城門派二十軍士，扮作普通百姓，清掃街道，就算魏軍殺到，亦不得擅動。
孔明安排妥當，他自己便換上道袍，僅帶二名童子，一個絃琴，登上城樓，倚欄而坐，焚香彈琴，優雅之極，絕無半分肅殺的氣氛。
司馬懿的前軍探子，接近西城，但見城門大開，孔明競在城樓上操琴，不由十分驚奇，慌忙向司馬懿報知。
司馬懿接報又驚又奇又疑，他不敢大意，下令三軍暫停，他親自馳往城邊探察究竟，他抵達城外，遠遠望去，他但只見城門大開，門內街上有百姓清掃街道。城樓之上，孔明倚欄而坐，左右僅帶一名童子，正在焚香彈琴，神態悠閒之極。
司馬懿見狀，半刻也不敢遲疑，立刻馳返中軍，命令前軍作後軍，速退城外二十里。
魏軍迅速退到二十里外，司馬昭不解道：「父帥！或許此乃孔明無兵可用，故作此迷魂陣吧。」
司馬懿卻斷然說道：「不然！孔明平生謹慎，凡事留有後著，豈會如此冒險？他大開城門，獨自現身，乃欲誘我入城，再以重兵伏殺我軍礙…」司馬懿話音未落，司馬昭仍不太相信。就在此時，忽聽左右兩聲炮響，探馬飛報，左面趙子龍率軍殺來，右面蕭侯儀疾衝而進，兩股蜀軍皆勢不可當，已連斬四員大將了！
司馬懿一聽「趙子龍、蕭侯儀」二將名字，知兩人曾聯手斬殺十員魏將，不由嚇得失聲道：「如何，我若入城，必中孔明之計……怏傳我軍令，三軍火速退返街亭，堅守不出，再作打算。」
於是魏軍主力，全部退回街亭。
孔明率領大軍，按部就班，緩緩退回漢中，沿途競毫無破綻，首尾相應，十分嚴整。
事後，司馬懿率軍收復西城，問當地的百姓，才知當時孔明城中只有二千五百兵力，身邊大將早已派出。司馬懿不禁仰天長歎道：「我知兵法有空城計，但不料竟被孔明用得如斯出神入化！他率軍進如風、退如龍，進退從容，我不如啊！……但有孔明在，蜀川不可圖。」
於是司馬懿班師回洛陽；向魏明帝曹睿報捷去了。
司馬懿在危急之際，擊退孔明親率的蜀軍，收復中原失地，威震三軍。
曹睿年少無知，有趁機攻蜀之意，司馬懿並沒正面拒絕，道：「蜀兵未盡滅，且皆屯於漢中，臣願率軍去漢中，再收蜀川，以報陛下。」
趁曹睿高興之際，司馬懿卻又目視尚書孫資，孫資是司馬懿的朝中心腹，他早與司馬懿密商妥當，此時出班奏道：「陛下，當日太祖收張魯時，曾對諸將道：『南鄭之地，真天獄也。入漢中之斜谷道，五百里石壁夾聳，非用武之地也。』若我軍攻蜀，東吳必北攻中原。因此宜分兵據守天險，養精蓄銳，不出數年，中原日盛，吳、蜀自相殘殺，我再趁機伐之，天下將一舉可平定。」
曹睿問司馬懿道：「孫尚書所言如何？」
司馬懿立刻回道：「孫尚書所論極善，目下尚非攻蜀之時。」
曹睿便打消攻蜀之意，派兵扼守險要，享樂去了。
司馬懿回返府中，其子司馬昭私下問司馬懿道：「父親為甚不趁機攻入蜀川，反而力主按兵不動？」
司馬懿肅然說道：「昭兒知道什麼？我的處境，其實危機四伏！外有孔明虎視中原，內有曹氏家族忌恨我掌兵權。曹子丹、夏侯琳等打敗仗，可以輕輕放過，我稍有錯失，即有滅門之禍！因此我只可慎守而處之，決不能輕率冒險。你亦須堅記此自保之道。」
司馬昭登時醒悟，他司馬氏家族，早晚必與曹氏一族火並，在此危機四伏的時刻，又怎可挑起戰火，自招滅門之禍？
……而自此之後，司馬昭亦已醒悟，司馬氏與曹氏一族，決不可和平共存，關鍵是有誰能在這場生死之戰中勝出了！
孔明率軍回返漢中，他清點損失，發覺各路兵馬均損兵折將，獨趙子龍和蕭侯儀所統的二萬兵馬，不折一兵一卒。
此時，王平、馬謖、魏延、高翔等街亭四將，亦已返回漢中，聽候發落。
孔明先召王平進帳，責道：「你跟隨我征戰多年，須知防守之法，為甚不諫阻馬謖，致令我北伐大計毀諸一旦呢？」
王平將當時情形詳細呈報，道：「此時軍中將校皆知，丞相可向他們查詢。」
孔明早已明白，街亭之失，罪在馬謖，並不應怪責王平。
他向王平道：「我亦知你盡副將之責，可惜未能以大將之風，化危為安，因此不得不按軍法處罰。我將你禁閉軍營三十日，一面好好調養身子，一面靜思己過，你去吧。」
王平明白孔明的用意，其實是令他休養一番，以利再戰。
他心中感佩，拜謝退出，接受禁閉處罰去了。
孔明神色一凜，喝道：「叫馬謖進帳。」
不一會，馬謖已自縛跪行進來。
孔明厲聲道：「你知罪麼？你失街亭，壞我大計，損兵折將，你說我應如何處置。」
馬謖道：「我知罪了！但丞相視我如弟，望丞相照顧我子，馬謖雖死亦無憾了。」
孔明微歎口氣，道：「你不必求我，我亦必善待你子！我心亦痛，但軍法不可廢啊，否則國亦不保！來人！將他推出去斬了。」
武士推馬謖出帳外轅門，馬謖深知孔明軍法嚴明，又自知罪大如天，他亦無怨言，伸頸受刑。
武士將馬謖的人頭呈丘孔明見狀，不由放聲痛哭。在他身邊護衛的蕭侯儀道：「馬謖按律當斬，丞相為甚悲痛？」
孔明道：「我非悲馬謖之死，而是痛我悔不聽先主對我的告誡！先主曾論馬謖此人，言過其實，不可重用。我深感痛悔，錯用此人，致令我此伐大計毀諸一旦埃」蕭侯儀見帳中有諸將士在，不便輕洩，便以密音暗中向孔明傳話道：「諸葛大哥不必自責，或許此乃天機演行之運數作用吧！否則，為甚會在成功之際，有街亭之失？」
孔明微歎口氣，亦以密音回答蕭侯儀道：「我豈不知此乃天機運數？此乃我北伐功敗垂成之根源也！但馬謖既然已陷身於此天機運數中，與他自身本命亦有極深淵源，我不得不殺啊，否則必令軍心不穩，則蜀國危矣！哎，不但馬謖有罪，我亦有錯用人之失，若不罪己，何能服眾呢？我之所作所為，不外是勉力而行，盡力延長這天下三分之勢格而已。」孔明即上奏章，向劉禪請求自貶三級，降為大將軍，行丞相事，依舊統率三軍。
孔明第一次北伐失敗後，兵駐漢中，並沒返回成都。他在漢中積極訓練軍隊，廣積糧草，建造攻城渡水的器械，準備再度北伐。
兩年後，即蜀漢建興六年的冬天時分，魏、吳之間，發生了大戰爭，東吳大將陸遜在石亭——即安徽桐縣，大敗魏將曹休，魏軍主力東下增援，司馬懿亦被調去東線，關中兵力空虛。
孫明判斷，再度北伐的時機到了。但當時有大臣認為，兩年前的北伐失敗，此時不宜再動兵。
孔明為堅定朝中君臣北伐的決心，又向後主劉禪上了一個奏章，被人稱「後出師表」。在奏章中，孔明將他的以攻為守的戰略大計，向劉禪呈報。孔明指出，目下大勢，魏強蜀弱，如不伐魏，則魏必攻蜀，根本無法保住偏安之局。只有主動進攻，令魏國迷惑，才有可能化解蜀國不利的處境。孔明在此「後出師表」最後慨然表白心跡道：「凡事如是，難可預見；臣鞠躬盡瘁，死而後己。」
明知不可為而為之，大義凜烈，光昭日月，孔明的高風亮節，為後世人樹立了盡忠報國的光輝典範。
孔明的第二次北伐，率數萬兵力出陝西的散關，圍攻陳倉。守陳倉的魏兵只有千餘人，但地勢十分險峻，一夫當關。
萬夫莫開；魏將郝昭又神勇無敵，孔明的數萬大軍，攻了二十多天，竟然攻不下陳倉。此時魏軍援兵將至，蜀軍糧草也接濟不及。孔明無奈，只好主動退回漢中。
第二年春天，孔明又作第三次北伐。此次他兵分兩路，令大將陳式為主將，參將蕭侯儀輔佐，率大軍先行攻取甘肅的武都、陰平兩郡。
魏軍大將郭淮從隴西進兵反擊陳、蕭軍，孔明突率主力直搗建威。郭淮嚇得慌忙退軍，堅守建成。孔明目的是先占北伐的橋頭陣地，他派兵堅守武都、陰平兩郡，主力大軍則主動退回漢中。
再過兩年，孔明在積聚了兩年的人力、物力，又發動了第四次北伐。
這次北伐，孔明發明了一種「木牛」作運輸工具，糧草供應因此得到保障。孔明率主力大軍，迅速包圍了祁山地區的魏軍，聲勢十分浩大。
魏國慌忙調派司馬懿率軍西上抗擊。司馬懿判斷孔明遠道而來，所帶軍糧必定有限，因此只能速戰速決。他針對孔明軍的弱點，因而採取堅壁固守、以逸待勞的戰略，不與蜀軍主力決戰，以此拖垮孔明的蜀軍。
孔明深知蜀軍的弱點，因此千方百計向司馬懿的主力挑戰。司馬懿卻一直堅守不戰。雙方僵持了月餘，孔明雖打了幾場勝仗，但一直未能消滅魏軍的主力。
就在此關鍵時刻，蜀軍後方的糧草供應，突然中斷。蜀軍驚惶，軍心動遙在此危急關頭，孔明依然十分鎮靜，他部署撤軍，亦在回師途中，誘殺了前來追擊的魏國名將張郺。
回到漢中，孔明知原來是運糧官李平失職。他重重的處治了李平，但已於事無補，第四次北伐又無功而退。
經四次北伐，均功敗垂成，雖然孔明已為此鞠躬盡瘁，付出了無數心血精力，但結果仍然因一些他無法預知的偶然因素，令北伐大計難以成功。至此，孔明也不得不承認，在天機大勢已由三分轉向一統而演進的天命之下，他所做的一切努力人謀，雖又暫延緩了天機三分向一統演進的態勢，但亦決無法以人謀來加以逆轉的可能了！
孔明亦深知，他目下唯一可以做的，便是在他抵達五十四歲關口之前，作好一切佈局，以盡他導引三分天機演行的最後重任。
為此，孔明親自設計了一種叫「流馬」的四輪運糧車，預先將將軍糧運入接近中原前線的斜谷，派兵嚴密把守。同時，出兵到渭水前線，親自指揮軍隊屯田種糧，以便就地解決軍糧不足的大難題。
孔明的這次出兵，史稱「五出祁山」，但實際這第五次的出祁山，只是為最後的第六次北伐作準備。
蜀漢建興十二年的二月，孔明派使者赴東吳，約孫權同時出兵攻打魏國，另一方面，孔明又調集十萬大軍，出斜谷口，到湄縣，在渭水南岸的五丈原紮營，擺出直搗中原重鎮長安的態勢。
魏國大驚，明帝曹睿令司馬懿率軍西上抗擊蜀軍。
與此同時，東吳孫權亦親自出兵攻打北面的魏國。曹睿大驚，在朝臣的力主下，御駕親征，南下與吳軍對壘。
在西、南兩面受敵的情形下，司馬懿為魏軍制定了西守東攻的戰略大計，那曹睿統率的魏軍，主動向東吳軍進攻；司馬懿統率的大軍，卻堅守不戰，以消耗蜀軍的實力，待擊敗東面的吳軍，再集中兵力反擊孔明的北伐大軍。
這最後一次北伐，孔明已制定了一整套持久戰爭的策略，準備與魏軍長期作戰，為此，他早已在斜谷、湄縣、五丈原一帶，屯種了大批糧草，又令兵士屯田種植，以便就地解決部分軍糧。
司馬懿此時眼見魏國陷入兩面受敵的不利形勢，亦有點急躁。他率軍開抵距五丈原五十里外的祁山，即沉不住氣，與蜀軍交鋒了數場小戰役，但均大敗而歸，司馬懿自己亦險死還生，甚至頭戴的金盔亦被廖化挑落，一批糧草亦被孔明用計趁機奪去。
至此，司馬懿才猛然驚覺，孔明為此役已準備多時，絕無可能迅速將他擊敗，只能作長久之戰。於是決計不再出戰。
其子司馬昭向司馬懿道：「蜀兵劫我軍大批糧米，又令蜀兵屯田種糧，以作長久之計，再用堅守不戰之策，恐難退敵呀。」
司馬懿沉吟道：「依你之見如何？」
司馬昭道：「兒以為應與孔明大戰一場，以決雌雄！打敗蜀軍，再援助東線抗吳。」
司馬懿道：「目下我軍兩面受敵，只宜按西守東攻之策應付，若西線失敗，則大局危矣！因此我軍決不可貿然出戰。」
父子倆人正議論問，報說外面魏延挑著司馬懿失掉的金盔，前來辱罵挑戰。魏將均感憤怒，皆欲出戰。
司馬懿卻笑道：「蜀軍辱我小事，若軍敗國危，才是大事也！不可出戰，只宜堅守。」眾將無奈，只好依令堅守不出。
孔明見魏軍連日皆堅守不出，又擔心東線魏軍在打敗東吳軍後，即西上增援，屆時蜀軍便處極不利的局面。他沉思多日，終於決定要實施一條周密的誘敵深入之計。
他將馬岱如人帳內，向他密令，於葫蘆谷內，造成木柵營寨，寨中掘好深坑，多積乾柴易燃之物，又在四周山上，多用柴草，搭起窩棚，內伏地雷、火藥等物。
孔明又向司馬岱附耳道：「可將葫蘆谷後路截斷，暗伏兵於谷，若司馬懿追來，任他入谷，再將地雷、火藥引燃，司馬懿必插翅難飛。」
馬岱大喜，領令率軍去了。
孔明又令魏延道：「你率五百軍到魏寨挑戰，若誘得司馬懿出戰，不可取勝，只可佯敗；司馬懿必追趕，你便認準山上有七星旗的山谷進入，晚間則認準七星燈而走。只要誘得司馬懿入谷，你便建頭功也。」
魏延一聽，大喜道：「未將遵命，必將司馬懿誘入谷中便是。」他率領五百騎兵，前去魏軍大寨挑戰去了。
孔明再令偏將張翔，率一千兵士，分以木牛流馬三五十隻為一群，各裝米糧，在山路上往來走動，如被魂軍搶去，即建一功。