本來大功已經告成，可以凱旋，偏偏有一個叫孟獲的蠻酋招集雍闓的部下，繼續抵抗蜀兵。諸葛亮探知孟獲雖然沒有才智，卻十分勇猛，因此打定主意，決定收降孟獲，讓他死心塌地為蜀國效命。孟獲不懂兵法，一味靠蠻力抵抗，戰了一次，便被諸葛亮用計擒住。諸葛亮問他服不服，孟獲說不服。諸葛亮將精兵藏起來，故意將弱兵站出來讓他看。孟獲笑著說：“因為不知虛實，才被你擒住。看你的部下也不過如此，打敗你有什麼困難呢？”諸葛亮於是放他回去，相約與他再戰。孟獲回到營寨，率人來劫諸葛亮的大營，又被諸葛亮擒住。孟獲仍然不服，諸葛亮又放他回去。孟獲渡過瀘水，負隅頑抗。當時正值五月，暑氣熏蒸，水中又沒有船隻，蜀兵都有畏難情緒，諸葛亮對他們說：“如果我們退回，蠻人必定又出來騷擾，我去他來，我來他去，什麼時候才能平定呢？如今隻有再接再厲，渡過瀘水，才能徹底打敗他們。希望你們繼續努力，成功以後，重重有賞。”士兵聽了，都很興奮。
諸葛亮命將士製造木筏，在夜裏悄悄渡過瀘水，直抵蠻峒。孟獲以為有天險保護，也不提防，待到蜀兵深入，他才倉促迎敵，結果又被蜀軍擒去。諸葛亮仍然沒有殺他，還放他回去。孟獲重新躲避起來，不久又被蜀兵擒住。諸葛亮將孟獲抓了七次，放了七次，孟獲無處藏身，心服口服。諸葛亮還想把他放回去再戰，孟獲哭著說：“丞相威武蓋世，無堅不摧，我們發誓再也不反叛了！”孟獲領蜀兵進入滇池。當地人把諸葛亮奉若神明，無論男女，都來拜見。諸葛亮好言撫慰，仍讓孟獲治理蠻人，隻是要他聽從蜀國的命令。眾人歡呼離去。有人請諸葛亮在此地設置官吏，與孟獲一同管理蠻人，諸葛亮慨然道：“這樣做有三點壞處：設置官吏就要留下士兵，士兵沒有糧草，就會叛變，這是其一；蠻人多次戰敗，傷亡很重，難免會怨恨官兵，尋釁滋事，這是其二；漢人和蠻人風俗不同，留下官員在這裏治理，蠻人怎肯信服，這是其三。如今，我不留人，就不用輸運糧草，隻要他們相安無事就可以了。”於是下令班師，孟獲率領眾人歡送，並獻上金銀財物作為軍費，諸葛亮把這些東西全部犒賞給將士。
諸葛亮班師回國，人人欣喜。南中又按時進貢財物。諸葛亮與民休養生息，過了兩年，國家富足，準備出師北伐。當時曹丕已經病死，遺囑中命大將軍曹真、鎮軍陳群、撫軍司馬懿等擁立平原王曹叡為太子，讓曹叡繼位。曹叡追諡曹丕為文帝，尊太後卞氏為太皇太後，皇後郭氏為太後，任用一群顧命大臣處理國政，駕馭四方。孫權乘著魏國辦理喪事之際，圍攻江夏城，魏國太守文聘拚死抵抗。吳將諸葛瑾進攻襄陽，被司馬懿擊退。孫權於是收兵東歸。諸葛亮比吳國出兵晚了一年，讓中都護李嚴屯兵江州；護軍陳到駐紮永安；令中部督向寵管理衛兵；尚書陳震，侍中郭攸之、費禕，侍郎董允，長史張裔，參軍蔣琬共同管理國事。然後呈上一篇《出師表》，陳明宗旨。《出師表》是建興五年三月呈上去的，當時後主劉禪年已逾冠，冊立已故車騎將軍張飛的女兒為皇後。劉禪生性懦弱，不識大體，一切軍國大事都由諸葛亮處理。諸葛亮既然上疏請求北伐，後主自然依從。諸葛亮立即部署兵馬，由陽平關進兵，前往漢中。
蜀兵在漢中駐紮，早有人將此事上報許昌。