孔明回到汉中，忽见尚书费祎奉后主差派来问：“中护军李严奏称军粮已办，丞相无故回师，天子因此命某来问何故。”孔明大疑，令人访察才知：乃是李严因军粮不济，故妄报吴兵来犯；待闻大兵已回汉中，却又妄奏天子，遮饰己过。孔明大怒，即与部将吴班等联名上书后主，请求罢黜李严。后主览其奏章道：“自先帝驾崩，李严全念其家庭，以小恩惠待其部众，只思平稳处世求名，全不虑国家大事。臣出兵北伐，望李严带兵前往镇守汉中，其再三借口推辞，并无北来汉中之意，反欲并五郡作巴州，自请为刺史。去岁西征，又欲李严镇守汉中，其却说司马懿开府于魏，聘其为重职厚爵。臣知李严鄙陋，借臣临行之机迫臣，以利益分之也。臣为国家急务，于是表奏任其子李丰主管江州，破格待遇。李严至汉中任上，臣将大小事权全部委付，朝廷上下均以臣厚待李严为怪。臣为此者，皆因国家大事未定，汉室倾危，伐李严之短，莫若褒之也。臣只谓李严本性争荣夺誉、重于利益而已，未料其竟颠倒是非，以致如此。若任其久存，必将祸败朝廷。为臣愚暗，多言徒增愧咎之情矣。”
后主见表中字字有据，铁证如山，亦怒气勃发，自然维护不得，诏命将李严贬为平民，令迁去梓潼，与蛮夷杂处。说话的，你道那李严与孔明同为托孤重臣，怎地后主说罢就罢，毫无商量余地？皆因此时军政大权皆在孔明之手，而李严又不自律，屡次与孔明作对，犯错太多，此时不得不罢其官，以稳孔明之心也。前番李严重用苟安，致令差些便离间后主、相父成功，本是大罪，孔明未加追究，只是重责蒋琬、费祎了事，其实也是为给李严一个面子，令其自醒。奈何李严得寸进尺，不去反思，以改己过何？正如孔明表中所奏，早在建兴四年，孔明初次伐魏，便调李严率军前来镇守汉中，以绝后顾之忧。但李严却借机求分五郡新建巴州，并求任刺史，孔明怒而未允，由是奏请其镇守江州，兼催督军粮，且命陈到制之。
孔明三次北伐时大败曹真，举国沸腾。李严又劝孔明该受九锡，怂恿其应进爵称王，被孔明识破其险恶用心，加以驳斥。这一条因不欲使众臣知道，故此未列入奏表之中。二人由此不睦，逐渐形合影离。尚书令陈震与李严乃是同乡，在出使东吴前，曾私下对孔明说道：“李正方腹中有鳞甲，丞相须防其一二，忽至噬脐不及。”即谓李严心术不正，可能会制造事端也。孔明当时只是含糊以对，心中依然认为可与李严相忍为国、并肩合作。建兴八年，曹魏大司马曹真三路进逼汉川，为加强汉中防务，孔明再命李严率二万人赶赴汉中阻击敌军。李严不满被调离江州，便令朝中东州私交故友传言，说司马懿已设置官署厚爵，前来诱降自己。因己为蜀汉重臣，忠于先帝托孤之恩，故而未从。孔明闻言便知其意，于是上表迁李严为骠骑将军，又表奏其子李丰接替总督江州防务，李严这才北上。此时忽改名为李平，意谓胸中块垒稍平，其心胸狭窄如此。建兴十二年冬，李严在梓潼听说诸葛亮去世，于是激愤发病而死。因其企望孔明会再次起用自己，今孔明即死，无人再敢用此托孤大臣也。
且说后主处置了李严，孔明即奏荐用李严长子李丰为长史，然后辞帝出征。后主依依不舍道：“方今已成鼎足之势，吴、魏不曾入寇，相父何不安享太平？”孔明道：“臣受先帝知遇之恩，梦寐之间，未尝不设伐魏之策。今臣老矣，随臣惯战之将也相继凋零，再过数年，魏兵来伐我时，臣恐连拒敌之将也无。”话犹未了，忽见汉寿亭侯关兴之子关统号哭上殿，报父病亡。孔明放声大哭，昏倒于地，半晌方苏。后主为之叹息，潸然泪下，于是下令厚葬，以关统承袭汉寿亭侯爵禄，为父守墓三年。奏准相父孔明北伐，于北门外设宴送行。
孔明回到汉中，引蜀兵十五万分五路而进，令姜维、魏延为先锋，皆出祁山取齐。此时马均来报，木牛流马已监造齐备，各造五千，共一万辆，足支十五万大军使用。孔明大喜，即令李丰与马均监运粮草，先于斜谷道口伺候，然后大兵尽举。司马懿闻报孔明又出，心中大定，遂遣使复向洛阳告急。魏主曹睿大惊，便问群臣怎生拒敌。大将军曹爽奏道：“可叹大将张郃，莫名其妙而亡。臣举夏侯渊四子：长名霸，字仲权；次名威，字季权；三名惠，字稚权；四名和，字义权。霸、威二人，弓马熟娴；惠、和二人，谙知韬略，皆非夏侯楙所可比也。可令夏侯霸、夏侯威为左右先锋，夏侯惠、夏侯和为行军司马，共赞军机，以退蜀兵。”曹睿乃从其请，遣夏侯四兄弟前往河西，听候大都督司马懿调遣。并差天使随军到渭滨大营，以手诏赐司马懿道：“若诸葛亮军至，卿宜坚壁固守，勿与交锋。蜀兵不得志，必诈退诱敌，卿慎勿追。待彼粮尽，必将自走，然后乘虚攻之，则取胜不难。”司马懿受诏，即调集各处军马共三十万，皆来渭滨下寨。又于渭水上搭起九座浮桥，令郭淮、孙礼总督陇西军马，据北原下寨，深沟高垒，按兵休动。二将领命，各引兵下寨而去。
魏军安排妥当，蜀兵亦出汉中。孔明复出祁山，以魏延、马岱为左右先锋，升吴班为骠骑将军，假节，封绵竹侯，命督后部军马。即命马岱包围祁山魏将贾嗣、魏平部，阻其出营，己军并以木牛流马运输粮草，源源不断。细作报到渭滨大寨，司马懿即留部将费曜、戴陵率四千兵把守上邽，自率先锋夏侯霸、夏侯威渡过渭水安营，并于营后东原筑起一城，以防不虞。诸葛亮见司马懿大军已渡渭南，知道强攻不可，即率大军西行，佯作移军攻取大散关、陇城等地，再回师进攻司马懿之状。司马懿召集诸将会议，众将皆谓诸葛亮欲攻西围。惟郭淮力谓孔明虚张声势，是要让魏军回救西围，其真正目标却是阳遂，乃请兵前往镇守。
司马懿未料郭淮能猜透孔明计谋，又不能阻止，无奈允之，令其率一万精兵去了。当天夜间，蜀军果然进攻阳遂，因城中早有防备，未能成功而退。至此，两军相持于祁山至渭南之间，战线交互间错，连绵数百里。孔明于是按五方五行，以相生相辅之位连下五个大寨，自斜谷至剑阁又下十四个大寨，分屯十五万军马。这日孔明正在帐中，忽报郭淮、孙礼领陇西之兵于北原下寨。孔明谓诸将道：“魏兵于北原安营者，惧我阻绝陇道也。吾今虚攻北原，却暗取渭滨。若得渡渭水之南，则进兵不难。”诸将遵令而行。郭淮见孔明来攻，急使人飞报司马懿。司马懿暗自着急，心内埋怨孔明：“我渡过渭南来接应于你，却玩甚么花活，非搞甚么声北击南？”但被魏主安排夏侯四兄弟在营，不能独断专行，于是便唤诸将计议。
夏侯惠恃己才能，上前进言道：“孔明今以取北原为名，其实欲顺水来烧浮桥，以攻渭南为实也。大都督可令夏侯霸、夏侯威提兵于渭南，待蜀兵至而击之；又令张虎、乐綝引弓弩手伏于渭水浮桥北岸，休令蜀兵木筏近桥。又令郭淮、孙礼人马尽伏于半路，引蜀兵来追，却以弓弩射之。若蜀兵大至，都督可如此如此。”司马懿听他随口安排诸兵，如数家珍，不由暗吸一口冷气道：“此贼，比其贼父强之多矣！”因诸将尽在，只可依其所谏下令。
孔明引军出了祁山大营，西行未远，便重新分兵派将：令魏延、马岱引兵渡渭水往攻北原，吴班、吴懿引兵乘坐木筏去烧浮桥；王平、张嶷去攻魏国渭滨大营。众将领命，分头依计行事。却说魏延、马岱将近北原，四下喊声大震：左有司马懿，右有郭淮，两路魏兵杀来。魏延、马岱奋力杀出，幸得吴懿救了过岸。吴班撑筏顺水来烧浮桥，却被张虎、乐綝在岸上乱箭射住，前进不得，众军跳水逃命，木筏尽被魏兵夺去。王平、张嶷不知北原兵败，直奔到渭滨敌营，忽背后中军传令兵来说：“攻北原兵与烧浮桥兵俱失，丞相教军马急回。”王平、张嶷急退军时，却被魏兵抄在背后，一齐杀来。王平、张嶷引兵相迎，混战一场杀出，折伤大半。孔明回到祁山大寨，收聚三路败兵，见折了万余人，两军又陷于相持，心中忧闷。思想魏国大军尽集于此，自己独力难支，忽想起盟友孙权，即修书一封，令快马至成都交与费祎，命其出使东吴，到建业投递。费祎持书径到建业，入见吴主孙权，呈上孔明之书。孙权拆书视之，是约请出兵伐魏，以平分天下之意。孙权览毕大喜，乃谓费祎道：“朕久欲兴兵，未得会合孔明。今既有书到，朕决意亲征，请先生回复孔明。”费祎告辞而去。
魏黄龙二年，吴嘉禾三年五月，孙权应蜀汉丞相诸葛孔明约请，大发吴兵十万之众，兵分三路攻魏。第一路兵，吴帝孙权亲率兵六万入居巢门，北取魏国合肥新城；第二路兵，陆逊、诸葛瑾率兵二万西出江夏、沔口，北取襄阳；第三路兵，孙韶、张承出兵二万，东攻广陵以取淮阴。左中右三军启行，共计十万大军。费祎离了建业，不返成都，直到祁山大寨见丞相孔明，具言吴主起兵，兵分三路而进。孔明大喜，设酒款待费祎，使其自回成都。
孔明遣走费祎，便与众将计议进兵之计。长史杨仪入告：今粮米皆在剑阁，人夫牛马搬运不便，费时耗力，劳而无功。孔明大笑，即唤马均问道：“今木牛流马运粮如何了？”马均答道：“木牛流马各五千辆，木牛每辆运千斤，流马每辆可装八百斤，共九百万斤粮米，明日便可送到大营。我十五万大军，每运一次，足支一月食用。”杨仪听了，惊讶不止，半信半疑。次日，军粮果至祁山，孔明令杨仪率五千人，分给各营半月之粮，其余搬入仓库，命姜维派重兵防守。众军见那万辆木牛流马布满山谷，蔚为壮观，不由欢呼雷动。