当时盘踞在南中的叛军大致分为三路：西路是所谓的夷王高定元，中路是最活跃的雍闿以及与他结盟的夷人首令孟获，东路是原牂牁郡太守朱褒。诸葛亮指挥大军进兵僰道，在此把大军也分为三路，分别讨伐各路叛军，诸葛亮亲自指挥其中一路大军沿泸水南下，讨伐高定元。三路大军分头行动，虽然经历了不少困难，但最终都取得了胜利，只用3个月左右的时间高定元、朱褒、雍闿等部先后被消灭，最后只剩下中路的夷人头领孟获还在顽强抵抗。
诸葛亮率大军越过人烟稀少的山区，在三疑渡过泸水，与中路军李恢部会合，对孟获展开围歼，最后将孟获所部围困于南盘江上游一带，将孟获擒获。南中叛乱终于平息，但诸葛亮还在考虑大军撤走之后这里如何治理的问题，为此，他重新调整了南中的行政区划，将原来的4个郡改为7个郡，更便于管理，任用了很多夷人首领在各郡任职，还注意发展当地的生产，改变南中地区的落后面貌，这些受到了南中各族百姓的欢迎。诸葛亮在南中各族中享有很高威望，有许多关于他的民间故事至今仍然在西南地区各少数民族中流传。
诸葛亮在治政、司法方面以严厉而著称，在治军方面更是如此，在他留下来的著作中，在治军、选将方面诸葛亮有着许多独到见解。
诸葛亮认为只有纪律严明才能提高战斗力，曾提到：“若赏罚不明，法令不信，金之不止，鼓之不进，虽有百万之师，无益于用。”所以，诸葛亮说“军令不可犯，犯令者斩”。在加强军事训练方面，诸葛亮主张平时严格训练，战时才能保持严明的纪律，他认为：“有制之兵，无能之将，不可以败；无制之兵，有能之将，不可以胜。”《诸葛亮集》中有大量关于作战、训练纪律的文字，有些地方说得很细，比如：“闻鼓者，举黄帛两半幡合集，为三面陈。”
