公元225年，蜀漢建興三年，諸葛亮南征孟獲等少數民族凱旋歸來，平定南中，將兵士氣高漲。諸葛亮又派費禕出使東吳，蜀吳聯盟進一步加強。
公元226年，魏國皇帝曹丕病死，曹睿繼位，曹睿年幼，能力比不上曹丕，諸葛亮認為北伐時機到來。
公元227年，蜀漢建興五年，諸葛亮上書皇帝劉禪《出師表》，準備北伐。希望劉禪“親賢臣、遠小人”。讓尚書令陳震、丞相長史張裔、參軍蔣琬等留守成都，輔佐劉禪。同時，原蜀國將領孟達投降魏國後，曹睿繼位，孟達又想投奔蜀國，諸葛亮想讓孟達做魏國內應攻洛陽，諸葛亮攻長安。
公元228年春，諸葛亮第一次北伐。諸葛亮採取明出斜谷暗出祁山的策略，以趙雲、鄧芝為疑兵，進軍箕谷，聲稱要攻打魏國眉縣。而諸葛亮大軍則直取祁山。魏明帝曹睿上當，讓大將軍曹真率軍守眉縣。諸葛亮趁機攻下南安、天水、安定三郡（都位於甘肅省西南部），收姜維為降將，千餘戶百姓遷入漢中。
諸葛亮派馬謖守祁山重要咽喉街亭，由於馬謖上山而守，被魏軍斷水後大亂，街亭丟失。孟達又被司馬懿迅速擒殺。諸葛亮失去戰略要地後無法前進，只能退兵，南安、天水、安定三郡得而復失。
作為疑軍的趙雲，全身而退，燒燬棧道，魏國大將軍曹真無法進攻箕谷。
公元228年夏，魏國兩路大軍攻打吳國，司馬懿率軍從漢水南下，魏國大司馬曹休率軍進攻尋陽。東吳大將陸遜大財曹休於石亭（安徽潛山縣）。
諸葛亮在秋天開始第二次北伐，出散關（陝西寶雞市西南），攻陳倉（陝西寶雞市）。陳倉扼守秦蜀、關隴要道，是兵家必爭之地。魏國大將軍曹真預料諸葛亮這次北伐必攻打陳倉，派郝昭堅守，陳倉城高堅厚，易守難攻，郝昭又多謀善戰，諸葛亮用方梯攻城失敗，攻堅戰、地道戰激戰二十多天仍沒有攻破，蜀軍糧盡，魏國大將張郃率軍增援陳倉，諸葛亮退兵。
諸葛亮退兵時設計斬了魏國猛將王雙。
公元229年，蜀漢建興七年春，諸葛亮第三次北伐。這次採用小股部隊由護軍陳式進攻武都、陰平（都在甘肅省），諸葛亮率大軍在後面隱蔽。魏軍雍州刺史郭淮率軍來攻打陳式，諸葛亮率大軍突然攻擊，大敗郭淮，蜀軍攻下武都和陰平。諸葛亮對當地的少數民族進行了安撫。並在沔陽築漢城，在城固築樂城，加強防守。
公元230年，蜀漢建興八年七月，魏國大司馬曹真分幾路大軍進攻蜀國。曹真率大軍由子午谷進攻漢中，司馬懿由西城逆漢水而上，其餘將領從斜谷道、武威向漢中進攻，魏軍各路人馬計劃在南鄭會師。
諸葛亮率軍到城固、赤坂迎敵，派魏延、吳懿分兵襲擊羌中，在陽奚谷（甘肅武山縣）打敗了雍州刺史郭淮。子午穀道又下了一個月的大雨，曹真進攻蜀國計劃受阻，只好退軍。
公元231年，蜀漢建興九年二月，諸葛亮第四次北伐。魏國大司馬曹真病故，魏明帝曹睿將魏國西路大軍全部交給司馬懿指揮，張郃、費曜、郭淮全部聽從調遣。
諸葛亮第二次進軍祁山，祁山屬於魏國天水郡，在甘肅禮縣東部二十公里處，扼守東西要道，易守難攻，是軍事要地。
諸葛亮命李嚴為中都護署督辦軍糧供應前線，發明“木牛”運送糧草。把軍隊分為兩班，一百天輪換一次。
司馬懿和諸葛亮初次交戰，司馬懿小心謹慎，不敢迎戰，遭魏軍將兵恥笑，後來不得不勉強交戰，結果司馬懿在滷城被諸葛亮打敗，魏軍被殺三千人，繳獲玄鎧五千套，角弩三千張。司馬懿不敢再出戰，任憑蜀軍耀武揚威挑釁。
這次北伐形勢大好，蜀軍節節勝利，但是李嚴因為管理不善，導致軍糧供應不上，他害怕諸葛亮責罰，便假傳皇帝劉禪口諭讓諸葛亮退兵。諸葛亮不知實情只好退兵。
蜀軍撤退時，射死魏國大將張郃，全殲張郃率領追擊的騎兵。
諸葛亮回到成都，處理了李嚴，第二年，開始在漢中休兵勸農，興修水利，發展農業，保證軍糧供應；並練兵講武，提高軍隊戰鬥力。又派出使者，與東吳約定，共同伐魏，形成東西夾擊。
公元234年，蜀漢建興十二年二月，諸葛亮率軍十萬，進行第五次北伐。
諸葛亮以魏延為先鋒，先出褒斜道，後出斜谷，後屯兵陝西眉縣五丈原。司馬懿鎮守渭河北岸積石原三刀嶺。褒斜道全長四百多華里，南起漢中褒谷口，北至陝西眉縣斜谷口，沿渭水可進入八百里秦川。五丈原高120米，南連斜谷口，易守難攻，進可攻取北原與北山隔絕隴道，向西攻取陳倉以西地區，再取關中向東攻魏。退可從斜谷口入褒斜道退回漢中，必要時燒燬棧道，魏軍無路可進。
司馬懿知道出戰必敗，於是堅守不出，只等蜀軍糧草出現困難撤退時，再伺機反擊。
吳國那邊，在五月份分三路大軍進攻魏國的合肥、襄陽、淮陽，魏明帝曹睿親率大軍抵禦，東吳三路大軍皆無功而返，諸葛亮東西夾擊魏國的計劃沒有實現。
諸葛亮由於操勞過度，在公元234年八月二十三日病逝於五丈原。
蜀軍按照諸葛亮指定的計劃撤退，魏軍數日後才發現，司馬懿猶豫半響後追擊，又被諸葛亮雕像嚇跑回營。
諸葛亮五次北伐，歷時八年，和魏國交戰六次，五次是主動進攻。沒有失敗但也只是取得了一些小勝利。司馬懿率領二十萬大軍，在魏地作戰，也只是防守而已，唯一的一次出戰還失敗了。
魏國佔盡天時地利人多糧足，在這樣的條件下，諸葛亮還能數次北伐全身而退，和諸葛亮傑出的軍事才能和強大連弩兵團有直接關係。
諸葛亮說，先帝創業未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危機存亡之秋也！可惜出師未捷身先死，長使英雄淚滿襟。
他分析的非常正確，劉備發動針對吳國的彝陵之戰，蜀國精銳主力部隊幾乎全軍覆滅，大將凋零，蜀漢國小而力弱，長此以往，魏國更加強大，蜀、吳只能等待滅亡！與其如此，不如趁現在國力尚可，奮力作戰，聯合東吳，憑藉傑出的軍事才能，還是有消滅魏國的希望的。
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