孔明屯军于汉中，自回成都拜见后主奏曰：“臣出斜谷，兵临渭水，正欲东取长安，陛下忽降旨诏回，不知有何大事？”后主无言，良久乃曰：“朕久不见丞相，甚是思慕，故特诏回，别无它事。”孔明曰：“此非实言，必有奸佞进谗，言臣有异志。”后主默然。孔明曰：“臣受先帝三顾之恩，誓以死报，今内有奸佞，安能讨贼？”后主曰：“朕因误信宦官之言，诏回丞相，今茅塞虽开，悔之不及矣。”孔明遂审查宦官，方知是苟安流言，令人捉拿，回报曰：“早投魏去了。”孔明叹曰：“此必是司马懿之计也。”于是，斩了受苟安之贿宦官，余皆废出宫外，又责蒋琬、费祎失察。诸事毕，孔明拜辞后主，再至汉中。
孔明一面传檄李严，令其筹备粮草，一面再议伐魏。长史杨仪曰：“我数兴兵，军力乏敝，钱粮耗巨。今不如将兵马分为两班，相互轮换，如此虽长期征战，军力不乏，可从容进取中原。”孔明喜曰：“此言甚合我意。”遂将大军一分为二，以百日为期，循环相替。建兴九年春二月，孔明大驱人马，兵发祁山。
时，曹魏太和五年，魏帝闻孔明又兴兵北伐，乃召司马懿商议。司马懿曰：“今子丹已亡，臣愿竭力剿除贼寇，以报陛下。”曹睿大喜，即命司马懿为大都督，统兵御敌。司马懿至长安，大会众将，商议破敌。张合曰：“某愿引一军，去守陈仓、郿城，防蜀兵偷出两路。”司马懿曰：“分兵两处，不利也，不如尽出陇西，一部守上邽，余众悉往祁山。公，愿为先锋否？”张合奋然曰：“合素秉忠义，常思尽力报国，都督肯委重任，虽死无憾！”于是，司马懿令张合为先锋，诸处人马，各自取路聚会陇西。
司马懿提兵正进，忽探马来报：“蜀军前部先锋王平、张嶷已至祁山脚下。”司马懿谓张合曰：“今陇上麦熟，孔明长驱大进，必割陇上小麦以资军粮。你引兵屯祁山，我与郭淮巡视天水等郡，以防蜀兵割麦。”张合领命，引四万兵马于祁山下寨。司马懿、郭淮引大军往陇上而去。
孔明兵至祁山，见险要已有魏军营寨，乃谓众将曰：“此必是司马懿之兵也，今我军乏粮，而陇上麦熟，可引兵割之。”乃留王平、张嶷、吴班、吴懿四将，守祁山大营，自引姜维、魏延等将兵至卤城。卤城令望风而降。孔明安抚已毕问曰：“此地何处麦熟？”卤城令告曰：“陇上麦熟。”孔明乃令张翼、马忠守卤城，自引大队人马望陇上而来。忽探马飞报：“司马懿屯兵在此。”孔明惊曰：“司马懿果然不凡，已料到我来割麦。”遂勒兵下寨。
次日，孔明星冠鹤氅，手摇羽扇，安坐于四轮小车而出，左右二十四人，披发仗剑，皂衣皂幡。众将正惊奇，又见推出三辆小车，每车端坐一孔明，左右同样有二十四人。孔明令曰：“姜维引两千军，护车一辆，埋伏上邽之前；马岱引两千军，护车一辆，埋伏道左；魏延引两千军，护车一辆，埋伏道右。但见司马懿败回，择机杀出。”三将领命，引兵护车而去。孔明又令三万精兵，各操镰刀，准备割麦。于是，命关兴扮成天神模样，手持七星幡，步行车前，孔明端坐小车，径往魏营而来。
魏兵望见小车大惊，不知是人是鬼，火速禀报。司马懿闻听，亲自出营观之。见孔明星冠鹤氅，手摇羽扇，安坐四轮小车，左右二十四人，披发仗剑，皂衣跣足，车前一人，手持七星幡，貌若天神。司马懿笑曰：“此乃孔明装神弄鬼，有何惧哉？”遂命左右曰：“我等有数千人马，纵骑向前，连人带车一起拿下!”魏兵逞勇，纵马冲锋。孔明回车，缓步而行。魏兵骤马紧追，忽见阴风习习，冷雾漫漫，总追不上。众将大惊，勒马相顾曰：“怪哉！我等纵马三十里，总在眼前，却追不上？”孔明见魏兵不前，又令车回。魏兵犹豫片刻，又放马来追，孔明再回车缓行。又奔二三十里，仍追不上，魏兵尽皆骇然。孔明又令车回，以迫魏军。见孔明就在眼前，魏兵又欲追赶，司马懿止曰：“孔明之能，深不可测，闻其精通奇门，可驱六甲，有缩地千里之术，今日亲见，传闻不虚也，不可再追，速回营寨。”
回兵至一坡前，忽听鼓声震耳，左边一彪军杀出。司马懿急令迎战，蜀兵队里，二十四人皂衣皂幡，披发仗剑，推出一辆四轮小车，孔明星冠鹤氅，手摇羽扇，端坐车上。司马懿大惊曰：“孔明为何在此耶？”言未毕，忽听身后鼓响，一彪军杀来，二十四人拥簇一辆小车，孔明安坐车上。司马懿神慌，惊顾众将曰：“此必神兵也！”顿时，军兵大乱，各自奔走。忽听炮响贯耳，一彪军迎面杀来，一辆四轮小车上，孔明安然端坐。司马懿大骇，拨马落荒而走，蜀兵追回掩杀，司马懿盔歪甲斜，奔入上邽，紧闭不出。此时，蜀军三万精兵，将陇上小麦割尽，运往卤城去了。
一连三日，司马懿不敢出城，见蜀兵尽退，方令出稍。稍马于路捉得一蜀兵回城。司马懿问之。蜀兵曰：“某因不慎走失马匹，外出寻找被捉。”司马懿曰：“前者，处处皆有孔明，是何神兵？”答曰：“三路伏兵，分别由姜维、马岱、魏延护车，车上孔明皆是假扮，惟先诱魏军者，乃真孔明也。”司马懿仰天叹曰：“孔明之计神出鬼没，我不如也！”忽副都督郭淮入见曰：“我已探明，蜀兵现在卤城打麦，可纵兵袭之。”司马懿详言前事。郭淮曰：“今已识破，何足虑哉？我引一军攻其后，都督引一军攻其前，卤城可破，孔明可擒！”遂两路兵进。
孔明领军在卤城打晒小麦，忽唤诸将曰：“今夜，魏军来袭卤城，我欲内外夹攻大破之，谁敢伏兵城外？”姜维、魏延、马忠、马岱齐声愿往。孔明大喜，即命姜维、魏延各引三千精兵，埋伏城外东南、西南，命马岱、马忠各引三千精兵，埋伏城外东北、西北，但听炮响，一起杀出。四将领命，引兵而去。
司马懿兵至卤城，时值初更。司马懿顾众将曰：“我若迟缓，敌必有备，此处城低壕浅，乘其不意，突然攻之，走马可破也。”于是，兵马展开，擂鼓大进。方至城下，忽听号炮连天，城上连弩齐发，箭矢如雨，魏兵纷退。勒马未稳，身后火光四起，杀声震天，伏兵尽出。司马懿大惊曰：“我中计矣！”忽卤城四门大开，城内蜀兵蜂拥杀出，内外夹攻魏兵大败。司马懿引败兵奔上山顶，郭淮引残军于山腰扎营。
郭淮来告司马懿曰：“我与蜀兵相持日久，无计取胜，今又被杀了一阵，折损三万余众，若不早图良策，日后更难胜矣。”司马懿曰：“有何良谋？”郭淮曰：“不如发檄令，调雍、凉二州兵马前来，奔袭武都。蜀兵粮道一断，其必自乱，我乘势击之，可擒孔明！”司马懿听其计，快马发出。是日，大将孙礼引雍州兵马先至，司马懿即令郭淮、孙礼兵袭武都。
孔明在卤城掐指一算，料知所有，遂唤姜维、马岱吩咐曰：“司马懿守住山险不战，暗遣人马去袭武都，断我粮道。你二人各引五千精兵，先去据住隘口，魏兵见我有备，必不战自退。”二将得令，引军而去。
忽长史杨仪入帐曰：“丞相有令，我大军百日一换，今期限已到，汉中兵马已至山口，四万军兵该与轮换。”孔明曰：“既已颁令，依令而行。”军兵纷纷收拾行装，准备起程。忽飞马急报：“西凉十万兵马杀到！”众将无不惊骇。杨仪曰：“西凉兵来甚急，不如退敌之后，再行轮换。”孔明曰：“亮统三军，令行如山，纵我被擒，亦不留轮换将士。”众军闻之呼曰：“丞相既舍命待我等，我等当舍命一战，以报丞相！”孔明劝去，众军不听。乃令全军前出，魏兵一到迅速击之，不使其有喘息之机。众军踊跃，奋然出战。西凉兵倍道而至，人困马乏，方欲下营安歇，忽见蜀兵铺天盖地杀来。仓猝之间，西凉兵抵敌不住，望后败走。蜀兵奋力追杀，直杀得西凉兵尸横遍野，血流成渠。蜀兵大胜，采烈而还。孔明大喜，犒赏三军。
忽，永安李严有羽檄至。书中云：“闻东吴与曹魏联合，魏令吴伐蜀，今东吴尚未起兵，伏请丞相早作良图。”孔明观书大惊，谓众将曰：“东吴欲兴兵寇我，兵马速回。”即传令祁山大寨，先退回川。魏兵见孔明在侧，不敢去追，王平、张嶷、吴班、吴懿分兵两路，从容退走。
张合来见司马懿曰：“祁山蜀兵尽退，不知何意？”司马懿曰：“孔明诡计多端，实难测度，不如坚守不动，待其粮尽自退。”大将魏平奋然曰：“祁山蜀兵拔寨而走，正可乘势出击蜀军，都督却按兵不动，畏亮如虎，岂不怕天下耻笑乎？”司马懿仍是不出。
孔明闻祁山兵退，乃令杨仪、马忠引一万连弩手，去峡门谷两侧埋伏，魏兵追来，滚下木石，断其归路，两边射之。杨仪、马忠引兵而去。孔明又令魏延、关兴领兵断后，诱敌追赶。于是，卤城上遍插旌旗，城内堆柴放起烟火，人马尽往木门道而走。
魏军探马回报：“蜀兵大队已退，卤城内不知尚有多少人马？”司马懿亲往观瞧，见城上遍插旌旗，城内烟起，乃笑谓左右曰：“此空城矣。”稍马往探，果是空城。司马懿大喜曰：“孔明已退，谁敢去追？”张合奋然请命。司马懿曰：“蜀兵退走，险要处必有埋伏，你性急躁，不宜去追。”张合叫曰：“合今已知，都督勿虑。”司马懿曰：“你莫要后悔？”张合曰：“大丈夫舍身报国，纵死何憾！”司马懿曰：“你执意要去，可引五千轻骑去追蜀兵，我令魏平引两万步卒，随后接应。”张合得令，引五千骑骤马而进。
追出三十余里，耳听鼓响，一彪军自山林拥出，为首将横刀立马叫曰：“贼将，哪里去？”张合观瞧，见是魏延，纵马交锋。杀不十合，魏延败走，张合又追出三十多里，转过山坡，忽见一彪军拦路，为首将乃是关兴。关兴横刀喝曰：“张合，哪里去？关兴在此!”张合并不搭话，挺枪厮杀，战未十合，关兴亦拨马败走。张合心想：“魏延、关兴即是诸葛亮断后伏兵，今其败走，我不斩将立功，誓不罢休！”张合引兵追赶，蜀军且战且走，一路丢盔弃甲。
张合越追越勇，日暮天晚，赶至木门道口。魏延勒马喝曰：“张合匹夫，穷追不舍，今与你决一死战！”张合挺枪直取魏延，大杀十几合，魏文长拨马败走。蜀兵抛旗弃鼓，争相奔入木门道。张合杀得兴起，哪里肯休，引兵紧追。天黑道狭，路渐难行，忽听炮响，震荡山谷，柴石倾泄而下塞断后路。张合大惊叫曰：“不好，中计矣！”话音未落，两边陡坡万弩齐发，张合与五千骑，皆被射死于木门道中。
魏平引两万步卒赶到，见山谷被柴石堵塞，瞠目大叫曰：“张合中计矣！”急令清障。忽听山头喝曰：“诸葛亮在此。”魏军大惊仰视。火把照映中，孔明羽扇下指曰：“亮今日围猎，欲获一‘马’，却射一‘獐’。尔等回告仲达，早晚我必擒之。”言毕，转身而去。魏平收了张合尸身，回告司马懿。司马懿捶胸悲曰：“张合身死，懿之过也！”遂收兵回洛阳。曹睿挥泪，命厚葬张合，谥号壮侯。
孔明兵回汉中。都护李严先至成都奏后主曰：“臣已办齐军粮，正欲送往军前，不知何故，丞相班师而回。”后主即命尚书费祎，前往汉中，问明其故。费祎至问。孔明惊曰：“李严发来告急文书，言东吴将兴兵寇川，因此回师。”遂出李严书。费祎观毕曰：“李严奏称，军粮办齐，丞相却忽然班师。因尔，天子命某特来相问。”孔明遂令快马，连夜往永安县查访。不久，回报曰：“李严因军粮不济，恐丞相降罪，故发书告急，今欺奏天子，乃为掩其过也。”孔明怒曰：“匹夫竟为一己之私，而废国家大事！”费祎回成都，表奏后主。刘禅拍案大怒，欲斩李严。参军蒋琬出班奏曰：“李严乃先帝托孤之臣，望陛下宽恩，恕其不死。”后主即贬李严为庶人，发于梓潼闲住。