曹魏居天下之中，军事、经济和人才远非蜀汉可比，诸葛亮也明白，蜀、魏若长此以往，两国之间的差距将会越来越大。况且此时曹魏的关中、陇西等地军备松懈，而蜀军却在经历过南征和两年操练，军力已经大大的提高。以有心攻无意，诸葛亮认为的北伐良机已经到来。
公元228年春，诸葛亮第一次北伐。诸葛亮设疑兵于斜谷，自己率大军攻祁山，此战天水、南安和安定三郡叛魏降蜀，关中震动，魏明帝曹睿亲自坐镇长安。后来张郃大破马谡于街亭，诸葛亮撤退并拔西县千余家返回汉中，此战过后，诸葛亮自贬三等，将赵云贬为镇军将军，将马谡、张休及李盛处斩。
公元228年冬，诸葛亮第二次北伐，他兵出散关，包围陈仓，未能攻克，诸葛亮粮尽退军；公元229年春，诸葛亮第三次北伐，他派遣陈式攻占武都、阴平二郡，郭淮带兵援救，诸葛亮亲自出击，郭淮撤退，蜀汉成功得到二郡，此战过后，诸葛亮恢复丞相职位；公元231年，诸葛亮第四次北伐，他首次使用木牛运粮，并兵围祁山，后来因粮尽退兵；公元234年，诸葛亮第五次北伐，他首次使用流马运粮，出斜谷，据武功五丈原，在此他分兵屯田，做好了长期驻扎的打算，但很可惜，在这年冬天，诸葛亮去世，武侯北伐战争至此结束。
