蜀軍所到之處，節節勝利。不久，就掃清外圍地區，深入南中腹地。少數民族首領孟獲收集殘兵，繼續對抗蜀軍。孟獲不但作戰勇敢，而且在當地漢族和少數民族人民中間有一定威望和影響。諸葛亮決定收降孟獲。孟獲是有勇無謀之人，和蜀軍初一交戰，就被諸葛亮設計活捉，被押至大營。諸葛亮馬上叫人鬆綁，還陪他到蜀軍營中視察。諸葛亮問孟獲說：“你看我這支軍隊怎樣？”
孟獲很傲慢地說：“以前我沒有弄清你們的虛實，所以輸了。現在看了你們的軍隊，也不過如此，下次再戰，我一定能戰勝你。”諸葛亮微微一笑，說道：“既然這樣，你就回去再打吧。”
孟獲被放回去後，再與蜀軍交鋒，又失敗了。諸葛亮見他不服，還是把他放了。就這樣，放了又捉，捉了又放，到第七次活捉孟獲，諸葛亮又準備放了他時，孟獲感動地說：“丞相天威，我口服心服，南人以後再也不反叛了。”
諸葛亮平定南中後，把南中地區重新劃分，派駐地方長官，教少數民族人民發展農業和手工業，派人煮鹽、冶鐵，使南中地區政治安定，經濟也發展起來。南中地區從此得到開發。
平定後方後，諸葛亮開始積極準備，以圖北出祁山，進取中原。公元227年，諸葛亮將朝政安排妥當後，準備北伐，臨行前，諸葛亮向劉禪上了一道表章，這就是千古流傳的《出師表》。
諸葛亮北出祁山後，接連攻取天水、南安、安室三郡，天水將領維向諸葛亮投降。諸葛亮攻占祁山的消息傳到洛陽，魏國朝野上下一片恐懼，魏明帝還算鎮靜，他急調大軍西上，抵禦蜀軍主力，還為了安定人心而親自坐鎮長安。
這時，諸葛亮決定派兵占領街亭（今甘肅莊浪東南）。
在討論人選時，諸葛亮不顧眾議，決定提拔自幼喜歡學習兵法，談起軍事來頭頭是道的馬謖為先鋒，另派王平為副將，協助馬謖。
馬謖和王平帶領人馬到了街亭，張邰的魏軍也正從東麵開過來。馬謖看了地形，對王平說：“這一帶地形險要，街亭旁邊有座山，正好在山上紮營，布置埋伏。”
王平提醒他說：“丞相在我們臨走的時候囑咐過，要堅守城池，穩紮營壘。在山上紮營大冒險。”
馬謖沒有打仗的經驗，自以為熟讀兵書，根本不聽王平的勸告，堅持要在山上紮營。王平一再勸馬謖沒有用，隻好央求馬謖撥給他一千人馬，讓他在山下臨近的地方駐紮。
張邰率領魏軍趕到街亭，看到馬謖放棄現成的城池不守，卻把人馬駐紮在山上，暗暗高興，馬上吩咐手下將士，在山下築好營壘，把馬謖紮營的那座山圍困起來。
馬謖幾次命令兵士衝下山去，但是由於張邰堅守住營壘，蜀軍沒法攻破，反而被魏軍亂箭射死了不少人。
魏軍切斷了山上的水源。蜀軍在山上斷了水，時間一長，自己先亂了起來。張邰看準時機，發起總攻。蜀軍兵士紛紛逃散，馬謖要禁也禁不了，最後，隻好自己殺出重圍，逃回祁山。
王平得知馬謖失敗，就叫兵士拚命打鼓，裝出進攻的樣子。張邰懷疑蜀軍有埋伏，不敢逼近他們。王平整理好隊伍，不慌不忙地向後撤退，不但一千人馬一個也沒損失，還收容了不少馬謖乎下的散兵。馬謖失了街亭，諸葛亮很是惱火，那魏兵在司馬懿的率領下，卻窮追不舍，大兵突至城下。
當時諸葛亮把所有的精銳部隊全都派出去了，身邊隻有一些老弱士兵和一群不能打仗的文人。但諸葛亮畢竟是少有的政治家、軍事家。他想，以現在的兵力迎戰司馬懿，無異予以卵擊石，但如果倉皇逃跑，司馬懿肯定繼續追殺，說不定還要當俘虜。諸葛亮計上心來，立即命關興、張苞各引精兵三千，急投武功山，並鼓噪呐喊，虛張聲勢；命張翼引兵修劍閣，以備退路；命馬岱、維斷後，伏於山穀之間，以防不測。並命令將城中所有旌旗放下，將城門大開，不要關閉，每一城門用二十軍士，脫去軍裝，打扮成一般的平民百姓，手持工具，灑掃街道。
其他行人進進出出，沒有一點緊張的樣子。
部署完畢，諸葛亮自己身披鶴氅，頭戴華陽巾，手拿鵝毛扇，引二小童攜琴一張，來到城樓上憑欄而坐，然後命人焚香操琴。司馬懿前鋒部隊追到城下，卻不見城內一點動靜，隻見諸葛亮在城樓上彈琴賞景，感到莫名其妙，不知諸葛亮葫蘆裏賣的什麼藥，不敢貿然前進，便暫停下來，急速報與司馬懿。大將軍司馬懿以為這是謊報，便命令三軍原地休息，自己則騎馬飛馳而來，要看個究竟。
果然，諸葛亮坐於城樓之上，笑容可掬，焚香操琴，悠閑自在，根本沒有什麼恐懼和驚慌的表情，又見他左有一童手捧寶劍，右有一童手執塵尾，就像平常在自家裏一樣。再看城內外有二十多名百姓，正低頭灑掃，不緊不慢，旁若無人，沒有戰鬥的氣氛。司馬懿看後，倒吸一口涼氣，覺得城內肯定埋有重兵，諸葛亮坐在城頭是便於指揮，如若攻伐，說不定就會中諸葛亮的計謀了。