不过刘备并没有在意，反而十分器重他。公元211年，刘备应刘璋的邀请，前来川蜀帮他抵御张鲁，魏延随他北上，驻守蒹葭关，此后更是帮刘备攻克做个重地，保卫成都，被刘备封为镇远将军，官居汉中太守。然而尽管魏延立下赫赫战功，但是他的脾气十分古怪。
因此他在军中与同僚和下属的关系都不是很好，尤其是与杨仪，关系十分恶劣，就连诸葛亮都还是对他保持警惕，不过诸葛亮还是选择重用他，因为他能够协调好众人的矛盾。
然而公元234年在第六次北伐的时候，诸葛亮病重，他深知着急死后，魏延可能会不受控制，于是就给杨仪留了一个锦囊，表示一旦他死了，就全部退回成都，然而魏延却表示，丞相死了还有他在，不应该撤退，就此与杨仪发生冲突，两人互相向刘禅上奏，称对方已经叛变。
而此时刘禅十分听信宦官黄皓的话，加上早年诸葛亮就曾称魏延他日必反，因此众人纷纷站队杨仪，而此时魏延正好率先出兵攻击杨仪，于是魏延就被坐实了谋反的罪名，最后被大军反击，被马岱斩杀于马下。
