等到同年冬天诸葛亮准备妥当开始了自己的第二次北伐计划。这个时候东吴大将陆逊在石亭大败魏国名将曹休，魏国不得不调遣大军前往阻止东吴，诸葛亮也在这个时候瞅准时机从散关出兵攻打陈仓。令人出乎意料的是魏国主帅曹真料敌机先，早已派遣手下名将郝昭加固城防死守陈仓，而且曹真也火速派兵前往支援，诸葛亮带领的蜀军经过一个月的攻打都没有能够打下陈仓而且军粮用尽，无奈之下只得撤退。
次年诸葛亮开始了人生中第三次北伐，这也是他取得最大胜利的一次。诸葛亮在这次战役中打败曹魏名将郭淮，攻取武都阴平等地一时之间名震天下。由于战绩出色，后主刘禅也因此恢复了诸葛亮的丞相身份。公元230年秋天，曹睿下令伐蜀，派遣曹真和司马懿等人共同进攻汉中，诸葛亮闻讯后提前布防严阵以待。由于天降大雨蜀汉道路崎岖难行，魏国军队只得撤退，诸葛亮则趁势追击，取得了不错的战绩。
公元231年诸葛亮仍然从祁山出兵，并且用自己研发出来的木牛流马运送军粮，率领蜀军先后打败了郭淮费曜等人，并且和司马懿进行对峙。司马懿依据山川险阻固守不出，诸葛亮使用巧计诱使魏军出击并且设下埋伏击杀了曹魏名将张郃，此后司马懿就退守大营拒不出战。诸葛亮粮食用完于是不战自退。
