正當諸葛亮大軍尚在回撤途中時，李平（即改名後的李嚴）卻在諸葛亮反饋撤軍消息的使者麵前擺出一副吃驚的樣子說：“軍糧現在這麼充足，怎麼丞相的大軍這就撤退了呢？”隨後李平又通過前來詢問撤軍事件的皇帝使者向劉禪上表：“丞相部隊的撤退是擺出來欺騙魏軍的姿態，是打算誘敵深入的戰略。”諸葛亮聽說這些之後，又聽說負責運糧的官員差點被李平殺掉滅口，於是緊急開展調查，搜集相關證據，終於揭開了事情的真相。
諸葛亮當時出兵攻打祁山的時候，一直是由李平駐守漢中負責後勤糧草的運送，再加之木牛等運輸工具的運用，本是件輕鬆加愉快的小事。然而連續下上幾場大雨之後，李平的運糧出現了問題，導致不能及時供給前線軍隊。為掩蓋自己辦事不力的錯誤，維護自己偉光正高大全的形象，李平采用欺上瞞下的形式，上騙皇帝說大軍是正常的戰略撤退，中對諸葛亮假傳聖旨召大軍撤回，下則打算移花接木栽贓陷害運糧官員，並意圖殺人滅口，事情敗露後，李平更是以裝病養病之名從漢中一路向自己的根據地江州逃竄，隱然有割據分裂的打算，後來在手下的勸阻和逃跑無門的情況下才投案自首。諸葛亮把前後的情況調查清楚後，以事實和證據為依據，以李平參與製訂的《蜀科》為準繩，公開審理了李平偽造公文、貽誤軍機、故意殺人未遂等罪一案，李平麵對如山鐵證，理屈詞窮，當場謝罪並對所犯罪行供認不諱。諸葛亮在與群臣商議之後，經皇帝劉禪批準，對李平案下達了刑事判決書，摘要內容如下：
被告人李平（曾用名李嚴）身為托孤重臣，享受國家超規格的職級待遇，卻不思精忠報國，無端肆意捏造事實，因唯恐事跡敗露受到懲處，更濫用職權欺罔上下，操縱他人陷害無辜……現在曹賊未滅，國家多難，蜀漢上下隻有團結一心，才能取得最後的勝利。而李平這樣的害群之馬必須得到嚴懲，遷就和姑息就是對統一大業的妨礙！
諸葛亮在自己寫給皇帝劉禪的彙報材料裏寫道：“很多人都向我反映過李平的各種問題，且驚異於朝廷一直以來對李平加官晉爵的態度。我當時以為天下未定，國事繁雜，揭露李平以往的罪過，不如采用鼓勵的方式予以感化，我原以為李平不過是貪圖榮華富貴之人，卻沒想到他的內心反複無常到這樣的地步。這都是我諸葛亮沒有才能，不能明察識人反而還多次推薦、表揚李平父子所導致的過失。”
該案最終判處撤銷李平一切軍政職務和官爵，流放為民。同時鑒於李平的兒子李豐並未涉足此案，雖然解除了李豐的兵權以防生變，卻還是將李豐提升為中郎將調任為丞相府參謀。諸葛亮專門給李豐寫了一封意味深長的信：“我與你們父子同心盡力輔佐漢室江山，這是人神共鑒的事實，所以我沒有和人商量就上表讓你父親管理漢中防禦北方，讓你鎮守國家的東麵屏障。我自認為內心的真誠可以感動天地，卻沒想到感動不了你父親，更沒想到他居然做出這樣的事情。古代有很多名臣多次被罷官免職，但因為他們對國家的忠誠和對自己的約束，往往官複原職，重新效力於朝廷。希望你能多寬慰你父親，讓他多加反思補救過錯，如果能夠痛改前非，那麼一時迷了路還可以再走上正途，失去的東西也有希望重新找回。希望你們父子能夠思考我的告誡，明白我的用心。麵對此信，遙想當年，隻能暗自歎氣，垂淚不已。”
經曆了這番波折的諸葛亮有點心力交瘁，為避免再出現類似因缺糧而撤退的狀況，他決心暫時放緩北伐的弓弦，在全國範圍內掀起“勸農講武”的風潮，與民休息，發展農業。但對於軍備方麵，諸葛亮則繼續加強對木牛、流馬運糧工具的改進，並建立斜穀糧倉，打算為其後的北伐所用。同時，諸葛亮繼續密切與吳國的外交聯絡，兩國相約在下一次的軍事行動中同時大舉向曹魏進軍。
234年的2月，經曆了將近三年休整的蜀漢，由諸葛亮率領10萬大軍沿已經修築完畢、儲備充足的斜穀糧倉向魏國進軍。還記得許多年前的春天，那時的諸葛亮還在南陽，沒有顯赫的官職和聲望，也沒有操勞不完的軍政大事。當初的躬耕卻很快樂，雖然他隻有一間破舊草廬，在田邊在地頭在風中，唱著那哀傷的《梁甫吟》。諸葛亮當年一定不曾想過，有一天他會孤零零地北伐，劉備，關羽，張飛，趙雲……這些熟悉的名姓，隨著時間和命運的推移，一個個都飄然遠去，而後他自己也將從春天出發，埋葬在秋風中無盡的黃葉裏。
4月，長驅直入的諸葛亮大軍從魏國境內一路向北，抵達了渭水南岸，主營駐紮在一個叫“五丈原”（今陝西岐山南部）的地方。五丈原這塊突兀的小高原得名的原因眾說紛紜，有人說此原前闊後狹，最窄的地方僅有五丈；也有人說秦始皇的兒子胡亥西巡至此時，原頭曾刮起高達五丈的沙塵柱，當然最靠譜的是根據實地測量，這地方高約五十餘丈，本來的名字叫五十丈原，結果一代代人慢慢叫下來，就簡化成了五丈原。而此時曹魏的守軍正由司馬懿統領，駐守在五丈原以東地勢較高的山地上，司馬懿在駐軍前也與屬下進行了一番商議，後來認為渭水南岸是隴西地區的糧食產區，如讓蜀軍輕易占據，將導致諸葛亮大軍難以再因為糧食問題而撤軍，於是渡過渭水而與諸葛亮大軍遙遙相對，更激勵屬下們說：“諸葛亮如果敢拚一拚的話，那麼就直接向東與我們的守軍打上幾場硬仗，如果在五丈原駐紮，那麼我們就平安無事了。”司馬懿這句話，其實是騙人騙己的自我安慰，五丈原一地自古以來便因其“高、平、廣、遠”被軍事家推崇為“必爭之地”，用兵謹慎的諸葛亮在此駐紮，不但能夠保證後援糧道的安全，更便於隨時無後顧之憂地平安撤離，在麵對敵軍進攻或防禦之時，更能盡展出居高臨下的威力。當然，司馬懿從來不敢進攻諸葛亮的主營，使得這一防禦功能自始至終也沒有用上，直到此次北伐蜀軍從容撤退之後，司馬懿來到五丈原營地仔細觀瞧，不由得發自內心地感慨：“從這陣營的選地和布置來看，諸葛亮真是天下奇才啊！”