公元229年，诸葛亮派陈式攻打武都、阴平。魏国雍州刺史郭淮率军准备攻打陈式，诸葛亮亲自领兵进取建威，郭淮退守雍州，诸葛亮平定武都、阴平二郡。后主刘禅借机恢复诸葛亮丞相职务。
公元231年，诸葛亮再次兵出祁山，用木牛运送物资，粮尽退兵。魏将张郃追击到木门谷，被蜀军射死。
公元234年春，诸葛亮统率全军从从斜谷出兵，用流马作运输工具，进军占据武功县五丈原，与司马懿在渭南相持。诸葛亮怕粮草接济不上，分出一部分部队开荒耕种，作为长期驻扎的基础。耕垦的兵卒杂居在渭河附近的百姓中间，百姓生活安定，军卒所种不谋私。蜀、魏两军相持一百多天。
当年八月，诸葛亮病逝于军中，年仅五十四岁。蜀军撤走，司马懿巡视蜀军驻扎营地，叹道："孔明真是天下奇才！"
