諸葛亮對兵法頗有研究，所以，在他一生的用兵中，都能找到兵法運用的痕跡，以致演義中將其描寫得神乎其神。“草般借箭”、“借東風火燒赤壁”、“八封陣圖困陸遜”、“七擒陣獲”、“空城計”、“死諸葛亮嚇走生仲達”等等精彩傳說，都成了諸葛亮運用兵法的智慧閃現。而且，他一生的兵法著作頗多，其中《便宜十六策》中的部分內容和《將苑》等，堪稱祖國兵法學上的奇葩。
然而，縱觀諸葛亮一生的作戰“業績”，敗多勝少，積小勝而不能成大功。特別是從建興五年到十二年的七年間，諸葛亮前後進行四次大規模的北征軍事行動，雖然其間也曾獲得相當程度的成功，但是最後都無功而返。這固然是因為蜀、魏間的實力相差懸殊，但是諸葛亮過於謹慎，即使在關鍵時刻也不敢冒險一搏的慎戰“兵法”也產生了重要影響。正如陳壽在《三國誌》中所說：“諸葛亮連年動眾，未能成功，蓋應變將略非其所長歟”。
其實，演義中關於“六出祁山”的過程，十有八九是藝術化的虛構。實際上，諸葛亮北伐共有四次大規模的軍事行動。
第一次雖然出祁山，但因街亭失過而兵退漢中。至當年冬天，北伐軍圍攻陳倉，久攻不下，又被曹真的援兵所拒，加之糧草不足，諸葛亮於是撤軍返回成都。魏將王雙率軍追擊，結果被魏延的伏兵擊破，王雙也被並當場斬殺，這成為第一次北伐的惟一收獲。此次北伐，雖有攻占涼州三郡及斬殺王雙的“小勝”，然而最終仍是無功而返。
建興七年春天，諸葛亮發動第二次北伐，派陳式偏師攻打成都及陽平郡，雍州太守郭淮來拒。諸葛亮率主力部隊突至建威，大有再出祁山，攻向西縣及街亭之勢。郭淮於是急忙撤回街亭，武都、陽平二郡遂被北伐軍攻占，並從此納入蜀漢版圖。
建興八年，魏國派曹真從中路攻漢中，司馬懿溯漢水而上，欲進入蜀地以和曹真會師，郭淮由祁山南下攻打武都郡及建威郡。然而“天公不作美”，曹魏南征軍遇大雨而絕路，魏國內部一致上書魏帝曹睿結束此次南征。就這樣，曹真及司馬懿兩路大軍不戰而返。郭淮則被魏延和吳懿大敗而歸。此次防禦戰幾乎不了了之。
建興九年，諸葛亮以木牛運糧再出祁山，派魏延為先鋒直接圍攻上邦以圖涼州，並試圖待魏援軍一至則內外夾擊，以報當年失街亭之仇。然而，司馬懿堅守不出。其間由於司馬懿受到內部壓力而不得不小規模出戰，派出張郃率奇兵攻擊北伐軍王平的部隊，然而遭到魏延突擊，損兵折將無數，司馬懿遂退兵堅守。北伐軍很快又陷入糧草不濟的困境，於是被迫撤軍。張郃率軍追擊，反被諸葛亮發明的損益連弩射殺，這成為第三次北伐的惟一收獲。
建興十二年，諸葛亮在整頓了國內政治問題後，又憑借發明改進了的木牛、流馬運輸糧草，發動第四次大規模北伐。其主力出斜穀駐紮於五丈原，與司馬懿對峙於謂水南岸。最終司馬懿堅守不出，諸葛亮操勞成疾，病逝於五丈原，諸葛亮的最後一次北伐又無功而返。倒是在數次北伐中屢屢建樹奇功的魏延反而在諸葛亮的“錦囊妙計”下死於非命。
諸葛亮數度北伐，連年用兵，雖有小勝，終無所成。在兵力對比薄弱，後勤供應不足的情況下，他既缺乏當初項羽破釜沉舟的魄力，也沒有韓信“明修棧道，暗渡陳倉”的奇謀。積小勝不能成大功，這與他“應變將略”方麵的欠缺不無關係。尤其是與司馬懿的兩次交手，更顯得無計可施，甚至為激其出戰而使出“下三濫”的手段羞辱與謾罵對方，但是，最終還是司馬懿計高一籌。雖然實力是根本因素，但是在具體的戰術應用中，以少勝多、以弱勝強也不乏先例，主要看誰能善於用兵，善於出其不意、攻其不備。司馬懿認為諸葛亮“誌向很大卻把握不住機會，多有謀略卻難下決斷，喜好用兵卻缺乏權衡輕重及應變的能力”，這應該是最中肯的評價了。