諸葛亮領兵討伐魏國，到了漢中，屯兵石馬城。曹叡剛剛繼位，改元太和，得知蜀兵進攻，想禦駕親征。散騎常侍孫資，說南鄭斜穀地勢險要，不應出兵，隻須命大將把守要害，就足以震懾敵軍。曹叡於是不再親征，提升撫軍將軍司馬懿為驃騎大將軍，管理荊、豫二州的軍事，屯兵宛城。大將軍曹真把守關右，專心抵抗蜀兵。新城太守孟達從蜀國投奔魏國，與魏侍中桓階、將軍夏侯尚是好友。夏侯尚、桓階相繼病死，孟達心裏不安。此事被諸葛亮聽說，連忙囑咐中都護李嚴招降孟達，孟達當然願意。可巧魏興太守申儀與孟達不和，一聽說孟達暗中與蜀國通信，立即將此事報告曹叡。曹叡令司馬懿伺機討伐孟達。司馬懿寫信假裝慰問孟達，暗中卻調動兵馬，悄悄趕赴新城。孟達看到司馬懿的書信後，遲疑不決，便派人拜訪諸葛亮。諸葛亮令孟達嚴加防範，不要墜入司馬懿的陰謀。孟達回信給諸葛亮說：“宛城距洛陽有八百裏，距新城有一千二百裏。司馬懿來之前，還要上疏給曹叡，往返需要一個月的時間。我的城池很堅固，足以抗拒司馬懿，你不要擔心。”書信傳到石馬城，諸葛亮看完後，感歎道：“孟達一定會被司馬懿擒住！”果然，不到半個月，孟達寫信求援。諸葛亮感歎說已經來不及了，隻好派出一小隊人馬，支援新城。士兵剛剛上路，就傳來孟達陣亡的消息。諸葛亮因此將人馬調回，合力向北。
走到南鄭，鎮北將軍魏延出城迎接。諸葛亮令魏延為丞相司馬，統領前麵的軍隊。魏延獻計說：“魏國派夏侯楙把守長安。夏侯楙是夏侯惇的兒子，曾娶曹操的女兒為妻，此人驕傲自大，沒有謀略。我願意帶領五千精兵，從褒中出發，沿秦嶺向東，繞過子午穀，不到十天就可以到達長安。夏侯楙聽說我領兵到來，一定會棄城東逃。丞相可以從斜穀進兵，與我會合，這樣鹹陽以西就能平定了。”諸葛亮搖頭說：“此計十分危險。從大路出發更有把握。”魏延又說：“丞相從大路前進，他必定沿路防守，我們何時才能拿下中原呢？”諸葛亮慨歎道：“上天如果眷顧漢朝，何愁打不勝呢？”於是沒有采用魏延的計策。魏延失望地退出。諸葛亮謊稱從斜穀出發，攻打郿地，卻讓趙雲為鎮東將軍，鄧芝為揚武將軍，占據箕穀，迷惑敵兵，然後自己率領大軍，進攻祁山。南安、天水、安定三郡相繼乞降。天水太守馬遵正與參軍薑維、功曹梁緒等巡行各縣，得知蜀兵已經到達祁山，郡縣聞風響應，自知無路可退，打算逃往上邽。薑維勸馬遵回郡治理，馬遵懷疑薑維有二心，連夜逃去。薑維回到天水郡，百姓已相繼投降蜀國，閉門拒絕薑維。薑維進退兩難，無奈之下，隻得投奔蜀營。薑維本是天水郡冀縣人，字伯約，小時候就熟讀兵書，很有謀略。諸葛亮與他交談，見他才華橫溢，當然心喜，就舉薦他為倉曹掾，加封奉義將軍。
魏國的大將軍曹真，正防守郿地，哪知蜀兵已抵達祁山，接連攻下南安、天水、安定三郡。曹真一時無計可施，隻好稟報曹叡，請求派兵防守關西。曹叡於是調集五萬兵馬，令右將軍張郃為前鋒，自己為後應，一同到達長安，並下令司馬懿前來會師，合力攻打蜀兵。蜀國的大將馬超當時已經去世，隻有馬超的堂弟馬岱從軍出征。馬岱的勇猛和謀略都比不上馬超，雖然身為將領，卻不堪重任，所以諸葛亮攻下三郡之後，就不再讓他鎮守涼州。諸葛亮聽說張郃、司馬懿合兵攻打，就召集眾將：“魏兵前來，必定攻打街亭。街亭是漢中的咽喉，非有大將把守不可，不能有閃失。”參軍馬謖正追隨諸葛亮北伐，便上前請命：“我願意把守街亭。”魏延、吳懿也都願意前往，諸葛亮因馬謖才智過人，讓他統兵兩萬，在街亭駐紮。馬謖臨行時，諸葛亮再三叮囑，叫他堅守城寨，不能疏忽，並令王平為偏將，與馬謖一同前往，又派魏延等人駐紮在陽平關，與馬謖遙相呼應。
馬謖與王平走到街亭，見街亭前麵有山，便想領兵在山上紮寨。王平卻認為不應該在山上屯兵，馬謖傲然不從。王平又說：“倘若敵軍前來圍山，你怎麼辦呢？”馬謖笑道：“居高臨下，勢如高屋建瓴。敵軍如果前來圍山，我就率兵從四麵攻打，還怕不能將他們殺退嗎？”王平又說：“倘若敵兵截斷我們的水路，又該怎麼辦呢？”馬謖大笑道：“我既能殺退敵兵，還怕他截斷水路嗎？”王平還要規勸，馬謖瞪著眼說：“連丞相遇到大事都要向我詢問，你怎麼會懂得我的計謀？”王平料知無法阻止，就請求兵分兩路，互相援應。馬謖恨王平違抗命令，隻撥給他一千人。王平引兵在城中駐紮。馬謖上山後，王平派人到祁山大營稟報此事。馬謖還在山頂自鳴得意，不料司馬懿、張郃兩軍連夜殺到。第二天清晨，魏兵已經在山腳聚集，把山團團圍住。馬謖領兵廝殺，魏兵全然不動，不停用弓箭向上射，蜀兵多被射倒，隻好退回。馬謖還想與敵兵拚命，領兵再打，一連衝殺數次，毫無作用。張郃又堵住水路，蜀兵無處飲水，軍心大亂。堅持到半夜，蜀兵紛紛下山投降，馬謖製止不住，盼望王平能來援救。可王平手下隻有一千人，哪裏打得過十萬魏兵，他也曾努力相救，卻在半路被魏兵殺退，無奈之下，隻得堅守營寨。馬謖等不到援軍，無法把守，隻得率兵向西逃去。魏兵追殺一陣，兩萬人所剩無幾，多虧魏延從陽平關趕來，才將馬謖救出。魏延見魏兵氣勢旺盛，不敢戀戰，忙與馬謖退回陽平關。王平自知難守，在城中擊鼓，假裝要進攻，暗中卻召集潰散的士兵，悄悄退去。魏將張郃懷疑蜀兵有詐，不敢緊逼，王平才安然返回。