建興十一年（公元233年），已是鬢角班白的諸葛亮又上奏蜀主，要六出祁山。諸葛亮往昭烈廟拜謁先主劉備，立誓此次再出祁山，當竭力盡心，一舉成功。正當諸葛亮設臺激勵眾將共破曹魏之時，忽然傳來關興病故的噩耗。諸葛亮強忍悲傷，命魏延、姜維為先鋒殺出祁山。 司馬懿調夏侯淵四子，率四十萬大軍迎戰蜀軍。 諸葛亮揣測司馬懿的用兵意圖后，決定乘虛攻北原，引司馬懿領兵來救，而蜀軍卻暗取渭濱，乘竹筏順流而下，放火燒斷司馬所搭浮橋以攻其后，再引一軍去奪占司馬的前營。哪知被司馬懿一一識破，蜀軍大敗，死傷萬余人。諸葛亮嘆曰：“司馬懿老謀深算，處處設防，如想勝他，的確不易?？磥?，僅靠我軍，其事難成！”乃修書一封命費祎前往東吳，面呈孫權，請其念同盟之義，出兵夾擊魏國。孫權允之，吳大帝嘉禾三年夏，吳起兵伐魏。 司馬懿接到軍情急報，心神不安，最終設下鄭文詐降計。諸葛亮識破鄭文詐降，迫使鄭文修書讓司馬懿自來劫營。司馬懿接書大喜，正欲披掛出行，其子司馬師力勸慎行，司馬懿采納師之建議，命秦朗率軍先往，自為后應，結果均中諸葛亮之計。司馬懿懊悔自責不已，自此高掛免戰牌，堅守不出，與蜀軍在祁山腳下形成僵持局面。 魏蜀兩軍長期僵持，使遠道而來的蜀軍糧草接濟十分不便，諸葛亮想盡辦法引誘司馬懿出戰不成，便造出木牛流馬轉運糧草。 司馬懿聞知有此靈便之物，非常震驚，立即派兵奪來木牛流馬，并命營中工匠速速仿造，也用于搬運糧草。不想又中了諸葛亮之計，魏軍所運糧草，盡成了蜀軍囊中之物。司馬懿大怒，率兵追殺，卻又中了蜀軍埋伏，險些喪命。他機警地將頭盔棄于林東，自己向林西逃遁，才得以生還。 諸葛亮命魏延挑司馬懿金盔在魏營前挑戰，司馬懿任其肆意辱罵，拒不出戰。諸葛亮為作長久打算，只好令將士與當地居民一起種田以給軍糧。 司馬懿雖獲知魏主曹叡已大勝吳軍的喜訊，但仍堅守不出，亦不理會諸葛亮的祁山屯田，只待冬季大雪封山之時，蜀軍不打自退。 諸葛亮對此深為憂慮，在明月高懸之時漫步營中，思及先主之志，感慨萬千，萌生上方谷火攻一計，欲一舉消滅司馬懿，以直逼長安，挺進中原。