此次行动的具体情况，以《华阳国志》所载为详。《华阳国志·南中志》说：“建兴三年春，亮南征，自安上出水路入越巂。别遣马忠伐牂柯，李恢向益州，以犍为太守广汉王士为益州太守。” 则是分派三路大军，同时向南进攻。 三路战事，马忠一路最顺利。大概因为朱褒势力弱，马忠很快得手，史籍都没有记载其过程。
《三国志·蜀书·马忠传》载： 建兴 “三年，(诸葛)亮入南，拜忠牂牁太守。郡丞朱褒反。叛乱之后，忠抚育恤理，甚有威惠”。 三路军队力量不一，有强有弱，有主有次。诸葛亮率主力，由今四川省宜宾市一带向西，进攻高定。其间用了一个缓兵之计，只做进攻姿态，却不立刻发起攻击。《华阳国志·南中志》说： “高定元自旄牛、定笮、卑水多为垒守。亮欲俟定元军众集合，并讨之，军卑水。” 诸葛亮的军队进到高定最靠东的阵地前就停了下来。两军遭遇，还未接战，就先休战。从字面意思看，是要调动高定的部队，让其结集兵力于一地，好一举全歼。 还有一个文献没有明确记述的原因，应该是要调动雍闿的军队，让其增援高定。
其目的一是让反蜀汉军队尽量集中，聚而歼之，以节省南征的时间; 一是要调出雍闿的主力，再让李恢以偏师南下，直捣雍闿后方。《华阳国志·南中志》说李恢南下时，调原犍为太守王士为益州太守，应该是安排两人一同南下。《三国志·蜀书·杨戏传》所录《季汉辅臣赞》说： “(王士)从先主入蜀后，举孝廉，为符节长，迁牙门将，出为宕渠太守，徙在犍为。会丞相亮南征，转为益州太守，将南行，为蛮夷所害。” 则王士没有到南中，只有李恢领军南下。
李恢时任庲降都督，驻平夷县，当是由此南下。诸葛亮西进与李恢南下，应该安排了一个时间差，否则雍闿不会出援高定，即便出援，也可能回军保其根据地。诸葛亮的办法就是用时间差，调雍闿的军队离其本境，再派李恢向南进攻。《三国志·蜀书·李恢传》载：“丞相亮南征，先由越巂，而恢案道向建宁。诸县大相纠合，围恢军于昆明。时恢众少敌倍，又未得亮声息，绐谓南人曰： ‘官军粮尽，欲规退还，吾中间久斥乡里，乃今得旋，不能复北，欲还与汝等同计谋，故以诚相告。’ 南人信之，故围守怠缓。于是恢出击，大破之，追奔逐北，南至盘江，东接牂牁，与亮声势相连。” 昆明的地望不确，但从这段分析，应该在滇池周围。
李恢是俞元人，既以乡情蒙骗围困他的人，必定就在附近。又说李恢向南打到盘江，东边打到牂牁，与诸葛亮的军队声势相接。所谓南至盘江，其实就是一直向南打到了兴古郡。诸葛亮的军队是五月渡泸，过金沙江而来，是从滇西一路向东到滇池地区。要与诸葛亮的军队声势相接，就是向西进攻。综合这些情况，李恢行动的支点就在滇池周围地区，与他说是乡里的情况相一致。
当时李恢的兵锋，几乎横扫了整个益州郡，彻底端掉了雍闿、孟获等人的后方根据地。又说此战之后，李恢与诸葛亮得以声势相接，也提示李恢此战的大致时间。诸葛亮渡过金沙江在五月，则此事在五月以后。诸葛亮五月渡泸，到秋天才全面平息四郡之乱，则过江之后，战事还持续了两三个月的时间。照此来算，李恢的胜战，还更靠后。李恢之所以能以少量军队，取得较好战果，诸葛亮却有较多时间迟滞，显然是因为益州军队的主力被雍闿、孟获等人带走，阻击李恢的都是临时结集的部队。当时朱提郡在蜀汉政权控制之下，明确说是在李恢控制之下，其南进益州郡，要容易得多，却没有早到，只有一个理由，就是出发时间晚。
诸葛亮所在的一线，是主战场，大部分的反蜀汉军队都结集在这里。《华阳国志·南中志》说： “定元部曲杀雍闿及士庶等，孟获代闿为主。亮既斩定元，而马忠破牂柯，李恢败〔夷〕于南中。夏五月，亮渡泸，进征益州。生虏孟获，置军中，问曰： ‘我军如何·’ 获对曰： ‘恨不相知，公易胜耳。’ 亮以方务在北，而南中好叛乱，宜穷其诈，乃赦获使还，合军更战。凡七虏七赦。获等心服，夷汉亦思反善。亮复问获，获对曰： ‘明公，天威也，边民长不为恶矣。’” 把所有这些事都列在卑水对阵之后，但没有给出明确的时间。
《三国志·蜀书·吕凯传》载： “及丞相亮南征讨闿，既发在道，而闿已为高定部曲所杀。” 也提到雍闿被杀一事，也没有说明具体时间。雍闿被高定的手下所杀，说明我们虽然无从知道雍闿的军队何时北上，但可以知道他们已与高定的军队合兵一处。两军还未交战，雍闿就被高定的手下所杀，当是意见不统一，起了内讧。
《华阳国志·南中志》只说高定被诸葛亮的军队所杀，没有提过程。《北堂书钞》卷158引《诸葛亮表》： “初谓高定失其窟穴，获其妻子，道穷计尽，当归首以取生也; 而邈蛮异心，乃更杀人为盟，纠合其类二千余人，求欲死战。” 由此项记载看，诸葛亮与高定交战，应当不是一战而定。另一方面，高定打到最后只有两千多，还在死战，而诸葛亮追击孟获，过江后还颇费时日，说明孟获的军队在诸葛亮攻击高定时已经南撤。孟获南撤的原因，首先是因双方意见不合，不欢而散。另一方面也可能因为得到李恢直击其后方的消息而回军自救。
《华阳国志·南中志》说： “建兴三年春，亮南征，自安上由水路入越巂。” 则诸葛亮是自安上由水路突入越巂。当时高定是在旄牛、定笮、卑水设兵驻守。三地之中，旄牛在北，定笮在西，卑水在东。以从成都出发而言，攻击越巂，以走旄牛县一道最直。从安上再折向西，要多走很多路程。《三国志·蜀书·张嶷传》载：“郡有旧道，经旄牛中至成都，既平且近; 自旄牛绝道，已百余年，更由安上，既险且远。” 说明在百余年间，旄牛道被阻断，已无人通行，但这似乎不成为诸葛亮改走安上水路的原因。《三国志·蜀书·张嶷传》既说 “旄牛绝道”，则阻断道路一事，系为旄牛部所为，而高定既然在旄牛县一带设防，阻挡诸葛亮的军队，说明这些地方已在高定的控制范围之内。攻击高定是诸葛亮的目标，完全可以直接攻击旄牛县，打通旄牛道。
《华阳国志·蜀志》说： “章武三年，越巂叟大帅高定元称王，恣睢，遣〔斯都耆帅〕李承之杀将军梓潼焦璜，破没郡土。丞相亮遣越巂太守龚禄住安上县，遥领太守。安上去郡八百里，有名而已。” 安上距越巂(越巂郡治在邛都县，在今四川省西昌市一带)很远，但卑水距越巂较近，很可能是诸葛亮选择走这条路的原因。 《三国志·蜀书·张嶷传》载： “定莋、台登、卑水三县去郡三百余里，旧出盐铁及漆，而夷徼久自固食。” 三县一在北，一在东，一在西，距邛都的路程，都在三百里左右。
定莋县在今四川省盐源县一带。诸葛亮从安上走水路西进，到卑水与高定的军队接触，再攻到邛都，再南下到今云南省境内，则卑水在邛都县以东三百里之地。《华阳国志·蜀志》说： “卑水县去郡三百里，水流通马湖。” 则走安上水道，只至距邛都县三百里的地方才有高定的军队驻守，之前的路，并无阻挡，行军容易。
《水经·江水注》说： “绳水又径越巂郡之马湖县，谓之马湖江。又左合卑水，水出卑水县，而东流注马湖江也。” 卑水县的一个重要地理特征，是有一条流经县境的河在马湖江一带汇入金沙江。卑水是金沙江的一条支流，县名也是因水而得。所谓马湖江，是指金沙江流经马湖县境内的一段。《读史方舆纪要》卷73说：“马湖江，在(马湖)府南，即金沙江也。自乌蒙府流入府界，经蛮夷长官司南，又东流径府城南，至叙州府界，流合于大江。” 又说： “马湖府西百七十里。湖在山顶，长二十里，广七里余，中有土山，可居四百余人，亦谓之龙湖。
《志》云： 龙湖四围皆峻崖，去大江止二里，水与江同消长，日夕作潮。相传昔曾有龙马见于此。” 马湖及马湖江得名，大致如此，县因湖得名。马湖县属越巂郡，在今四川省雷波县一带。从地理位置看，卑水大致在今四川省美姑县一带。从卑水开始攻击，还有一个好处，是可以将高定安排在旄牛县一带的军队置于无用之地，或促其长途回援，可以逸待劳。且其地距邛都近，易于直捣其中心地区，瓦解高定的势力。
高定的失败，固然与和友军冲突，自乱阵脚，给敌人以机会有关，但对其自身而言，兵力布置过于分散，也是原因。诸葛亮主力在卑水发起攻击的时候，高定可以调集的兵不多，所以很快失败。从前引《北堂书钞》卷158录《诸葛亮表》中提到高定失窟穴，妻子被掳等事看，高定应该不是在卑水被杀，是在今西昌以西或以南的地方，以少得可怜的二千余人的兵力，与诸葛亮的大军作殊死决战，最后战死。当时高定的政治中心应该在邛都县，所以诸葛亮所谓失其窟穴，就是指越巂郡治邛都县被蜀汉军队所占。高定的最后一战，就在从西昌退向其西或以南的地方。 高定如此悲壮的结局，说明此时孟获的军队已向其老家撤退，没有完成最初北上的抗击蜀汉目标。雍闿死在越巂，孟获率部退回。诸葛亮败高定之后，向南追击孟获的军队。
七擒孟获为虚构故事
其间的战事，未见于记录，只有一个孟获被七擒七纵的虚构故事。 关于孟获的退却路线和诸葛亮追击路线，及诸葛亮五月渡泸的地点，没有任何记载。后人凭各人对这一事件的理解，有两种不同的看法。一种认为是从今四川省凉山彝族自治州直接退回云南省曲靖市麒麟区一带。另一种则认为是从今四川省凉山彝族自治州进入云南西部，再向东转到滇池地区。
前一说的依据，大概是因为《华阳国志·南中志》提到建宁孟获，而又说存县有雍闿反蜀汉时的营寨，便认为他们的老家在今云南省曲靖市境内。其实这些都靠不住。有雍闿的营寨，并不说明雍闿就是这个地方的人。当时雍闿已控制益州全境，很多地方都有其军队，营寨当然也很多。雍闿反蜀汉，首先就杀了蜀汉委任的益州太守正昂，显然占据了太守所在的郡府所在地，其本人后来也当据守在这里。建宁郡是诸葛亮南征后才改原益州郡设立的，移建宁郡于味县也是此后才有的事，原来的郡治在滇池附近的滇池县，所以雍闿的中心在滇池周围地区。且此时李恢扫平东部地区，孟获从没有正规道路的地方南退，无路可退。
《三国志·蜀书·李恢传》载： “追奔逐北，南至槃江，东接牂牁，与亮声势相连。” 东部、南部都已得手，所剩的只有西边。诸葛亮追击高定，已过邛都之南或以西，很明显是沿原来已有古蜀身毒道进入今云南省境内。 诸葛亮三月从成都出发，至五月渡泸，只用了两个月的时间。而在渡过金沙江后，到秋天才完成平定南中的任务，冬天回到成都，则过江之后，至少花了三个月的时间，或更多的时间，才解决南中的战事。诸葛亮过金沙江以后的战事，都是在追击孟获。费时既多，说明孟获进行过顽强的抵抗，后来寡不敌众失败。
孟获事后被诸葛亮任命为御史中丞，应该是在这期间看到了他的过人才干。 鉴于当时还无力深入整顿南中地区的实际情况，诸葛亮采取了一些灵活的措施，作为南征之后的善后办法。《三国志·蜀书·诸葛亮传》引 《汉晋春秋》说：“南中平，皆即其渠率而用之。或以谏亮，亮曰： ‘若留外人，则当留兵，兵留则无所食，一不易也; 加夷新伤破，父兄死丧，留外人而无兵者，必成祸患，二不易也; 又夷累有废杀之罪，自嫌衅重，若留外人，终不相信，三不易也; 今吾欲使不留兵，不运粮，而纲纪粗定，夷、汉粗安故耳。’” 诸葛亮南征后的南中地区，又恢复到原来的状态，成为蜀汉的重要组成部分，为撑起蜀汉天下及诸葛亮北伐出钱出力，贡献力量。
《三国志·蜀书·诸葛亮传》载： “建兴三年秋，南中悉平，军资所出，国以富饶。” 《三国志·蜀书·李恢传》载： “赋出叟、濮耕牛战马金银犀革，充继军资，于时费用不乏。” 《三国志·蜀书·杨戏传》录《季汉辅臣赞》所录李德昂(即李恢) 的功绩是： “安汉宰南，奋击旧乡，翦除芜秽，惟刑以张，广迁蛮、濮，国用用强。” 《华阳国志·南中志》说： “出其金银、丹漆、耕牛、战马给军国之用。” 张柬之也说： “刘备据有巴蜀，常以甲兵不充。及备死，诸葛亮五月渡泸，收其金银盐布以益军贮，使张伯岐选其劲卒甲兵经增武备。
故《蜀志》称自亮南征之后，国以富饶，甲兵充足。” 诸葛亮南征之后，对原有的行政区划进行了调整，改益州郡称建宁郡，新设云南、兴古两郡，合刘备时设的朱提郡，及原有的永昌、越巂、牂牁三郡，共有七郡。诸葛亮的这种行政区划设置调整，很大程度上因人设事，利用旧有的人员关系，以巩固蜀汉在南中的统治。诸葛亮任命吕凯为新设置的云南太守，而以王伉为永昌太守，控制了今云南省的西部地区。以李恢为建宁太守，则控制孟获等人原来起事的中心地区。在没有把握的越巂郡，则以重兵进驻，派干臣据守。兴古郡则是为了便于管理，分牂牁郡西部设立。充分利用了一些立场坚定的亲蜀汉势力，编织一个坚固的地方政治网络。