孔明至成都，用李严之子李丰为长史，囤积粮草，打造兵器，光阴荏苒，不觉三年。建兴十二年，春二月，后主临朝。孔明出班奏曰：“今粮草充足，军械完备，可出兵伐魏。臣此番不扫清汉贼，光复中原，誓不班师。”后主曰：“方今天下已成鼎足，吴、魏不来寇我，相父何不安享太平？”孔明曰：“臣受先帝之恩，不敢忘先帝之志，扫平中原，复兴汉室，臣之夙愿。”太史谯周奏曰：“近有群鸦数万，投汉水而死，成都百姓又闻柏树夜哭，此俱不祥之兆也。臣掌司天台，见奎星主犯太白，旺气在北，不利伐魏。”孔明曰：“岂可以虚妄之兆，天象之数，而废复兴大业？”遂设太牢，祭拜于昭烈帝庙。孔明泣泪拜曰：“亮，五伐中原，未得寸土，罪莫大焉，今臣再统三军，复出秦塞，誓灭曹魏。亮志不渝，鞠躬尽瘁，死而后已！”
孔明至汉中，召聚众将商议北伐。忽人入报：“关兴病亡。”孔明闻言，溅泪叹曰：“忠义之士，天不与寿，今欲出师，又少一大将！”
曹魏太和七年正月，青龙现于郏县摩陂井中。二月，曹睿驾幸摩陂观龙，故改摩陂为龙陂，改年号为青龙元年。曹睿升殿，近臣奏曰：“孔明提兵三十万，以姜维、魏延为先锋，复出斜谷。”魏主大惊。司马懿出班奏曰：“陛下勿忧，臣观天象，见中原旺气正盛，奎星西犯太白，于蜀不利。今孔明自负其能，违逆天命，乃自取其败也，臣仗陛下洪福，愿率兵破之。”曹睿大喜。司马懿又保举夏侯渊四子：长子夏侯霸，字仲权；次子夏侯威，字季权；三子夏侯惠，字稚权；四子夏侯和，字义权，同往破敌。夏侯霸、夏侯威自幼精通武艺，弓马娴熟；夏侯惠、夏侯和自幼熟读兵书，深谙韬略。司马懿保举夏侯霸、夏侯威为左右先锋，夏侯惠、夏侯和为行军司马。曹睿曰：“前者，夏侯楙不识军机，折了许多兵马，至今无颜东归。今此四人，亦未经战阵，可当大任乎？”司马懿曰：“此四人才智，非夏侯楙可比也。”曹睿准奏，即命司马懿为大都督，所有将士，悉听委用，各路兵马，皆听调遣。司马懿拜受圣命，即日离京，差人飞檄关中各处，招聚兵马。
军令如山，曹魏四十万大军，俱至渭水北岸下寨。司马懿拨五万军兵，于渭水之上搭起九座浮桥，令先锋夏侯霸、夏侯威过渭水，扎下南营。又于大寨左后之东原，筑起一寨，以保万全。忽，郭淮、孙礼来见。郭淮曰：“今蜀兵下寨棋山，若其跨渭登原，我陇西之路断矣，不可不防。”司马懿曰：“公言甚善，你二人总督陇西兵马，据北原安营，则蜀兵不能跨渭，可保我陇西通路。”郭淮、孙礼领命拜辞。
孔明于棋山前后左右中，下了五个大寨，又自斜谷至剑阁，扎下十四连营，每日令人巡哨，以保粮路。忽探马来报：“郭淮、孙礼下寨北原。”孔明笑谓众将曰：“其下寨北原，乃恐我断陇西之道也，我今虚攻北原，实取南寨。”遂令人扎木筏百余只，上堆柴草，选惯战水军五千。孔明曰：“月黑风高，猛攻北原，司马懿必引兵去救。木筏顺水而下，直抵浮桥烧之，然后登岸，攻南寨之后，另一军再攻其前，南寨可下矣。”遂令：魏延、马岱渡渭水去攻北原，吴班、吴懿撑木筏去烧浮桥，王平、张嶷兵攻南寨，姜维、马忠引兵接应应。
不料，魏兵细作飞报司马懿曰：“蜀兵扎木筏百余只，上堆柴草，不知何为？”司马懿笑曰：“此乃孔明声西击东之计也，他兵攻北原，诱我去救，然后顺水放筏，烧我浮桥，前后夹攻取我南寨。”遂升帐令曰：“夏侯霸、夏侯威伏兵渭南山中，待蜀兵来取南寨，自后击之；司马师、司马昭引兵过浮桥，助战南寨；张虎、乐綝引弓弩手埋伏渭水北岸，见筏顺水而来，一起射之，勿使其靠近浮桥；郭淮、孙礼埋伏弓箭手于北原至大寨半道，蜀兵来攻北原，即诈败投走大寨，我亲自引兵接应。蜀军先中弓箭埋伏，再遭我大军冲杀，必败！”将令传下，各军行动。
魏延、马岱渡过渭水，月黑风高，兵至北原鼓噪大进。郭淮、孙礼弃寨而走，魏延、马岱引军追杀。忽听炮响，火把四起，箭如飞蝗，魏延大叫不好，急令退兵。耳听杀声震天，司马懿、郭淮两路大兵杀来，魏延、马岱奋力死战，抵挡不住，蜀兵大半落水。正在危急，吴懿引一半筏兵杀到，救败军过岸。吴班引一半筏兵去烧浮桥，张虎、乐綝弓弩齐发，吴班中箭落水而死，败兵跳水逃命，木筏尽被夺去。
王平、张嶷兵之南寨，闻夜风中一片杀声，不知魏延、吴班中计。王平问张嶷曰：“为何南寨不见动静？”张嶷曰：“我等见浮桥火起，再攻其寨。”话音未落，一骑飞至：“丞相有令，火速退兵！”王平、张嶷未及下令，忽听身后炮响，夏侯霸、夏侯威伏兵杀出。王平、张嶷方回马应战，身后杀声又起，司马师、司马昭两路人马，自南寨中杀出。前后夹攻，蜀军折损过半，姜维、马忠杀到，救出王平、张嶷。首战大败，折了吴班，损兵两万，孔明郁郁不乐。
费祎自成都来，孔明使其往东吴下书。费祎至建业，入见孙权，呈上书信。书略曰：“亮受昭烈皇帝重托，不敢不竭力尽忠。今大兵已出斜谷，伏请陛下念同盟之义，命将北伐，共取中原。”孙权览毕，谓费祎曰：“朕，久欲伐魏，今既孔明书到，朕亲率兵马入巢湖，北取合淝；命陆逊、诸葛瑾，自沔口直取襄阳；命孙韶、张承出广陵，兵取淮阴。三路兵马共三十余万，克日兴师。”费祎拜谢辞回。至棋山大寨，详禀其事，孔明大喜。费祎拜辞，自回成都。
忽有魏将来降。其人曰：“某乃魏国偏将军，姓郑名文，素与秦朗同领兵马，近听司马懿调遣。司马懿徇私，加秦朗为前将军，却视郑文如草芥，因此不平，特来投顺。”孔明正疑，忽人入报：“魏将秦朗，单挑郑文交锋。”孔明问郑文曰：“秦朗武艺比你如何？”郑文奋然曰：“某立斩此人，以明真心！”孔明曰：“你若斩了秦朗，我则不疑也。”郑文上马，提刀出营。孔明亦出寨观战。只见秦朗挺枪骂曰：“盗马反贼，吃我一枪！”言未毕，拍马直取郑文。郑文催马上迎，只一合，刀斩秦朗于马下，魏卒抛旗奔回。郑文取了魏将首级，拨马回营。
郑文提人头入帐献功。孔明喝令武士，推出斩首。郑文大叫：“末将无罪！”孔明曰：“我早认得秦朗，你所斩者并非其人，胆敢前来诈降，不当斩耶？”郑文汗下，伏地告曰：“此人乃秦朗之弟秦明也。”孔明曰：“我早已算出，司马懿令你诈降，以为内应，还不具实招来？”郑文求生心切，将实情全盘托出。孔明曰：“你修密书一封，约司马懿前来劫寨，若捉住仲达，算你大功一件，必加重用。”郑文修好密书，呈与孔明。孔明即令人将郑文下槛。樊建问曰：“丞相认得秦朗也？”孔明曰：“不识。司马懿不轻用人，秦朗既被加为前将军，必是武艺超群，今走马一合，即被郑文斩杀，可见此人绝非秦朗，以此可知，郑文乃是诈降。”众将拜服。
过旬日，孔明令一善辩之士，星夜往魏寨献书。司马懿观密书问曰：“你何人也？”答曰：“某乃中原人，与郑文同乡，早年流落蜀中。今孔明用郑文为先锋，郑文特托某前来献书，约明晚举火为号，都督提大兵劫寨，郑文内应。”司马懿反复盘问，来人滴水不漏。又细察书信，果是郑文手笔。于是，赐来人酒肉，吩咐曰：“回告郑文，今夜二更我来劫寨，大事若成，必有重赏。”来人拜谢而去。
回至本寨，具告孔明。孔明即令王平、张嶷各引一军，埋伏寨左；马岱、马忠各引一军，埋伏寨右。今夜，魏兵来劫我寨，四面杀出，围而攻之。又令魏延、姜维各引一军，埋伏半道，魏兵后军前来接应，伏兵杀出，两面夹攻。众将领命，引兵而去。诸葛亮空虚营寨，登高观战。
司马懿欲提兵来劫蜀寨。长子司马师谏曰：“父亲据片纸而置身险地，倘有疏虞，奈何？不如令别将劫寨，父亲提兵接应。”司马懿乃令秦朗引兵去劫蜀寨。当晚，风清月明，将至二更，忽阴云合布。司马懿大喜曰：“天助我也！”人衔枚，马裹蹄，悄然开进。
秦朗兵至蜀寨，纵骑突入，竟不见一卒。秦朗大惊叫曰：“火速退军！”忽听炮响，火把四明，杀声震天，王平、张嶷、马岱、马忠一起杀出。秦朗死战，只引数十骑透围而走。司马懿见蜀寨火光冲天，杀声不绝，急催人马接应。忽闻鼓声贯耳，左魏延、右姜维两路伏兵杀出，魏兵各自乱窜，司马懿惊魂惶惶，败回本寨。时过三更，夜复清明，孔明回到大帐，命刀斧手提出郑文，斩下首级。
司马懿劫营大败，坚守不出。孔明乘四轮小车遍观地形，见一谷形似葫芦，可容数千人马，谷后出口，二山夹峙，双骑不能并行，乃问向导官此谷何名。回曰：“此谷名曰‘上方谷’，当地人称‘葫芦谷’。”孔明回寨，唤裨将杜睿、胡忠，付与图纸，命二人引军匠入上方谷，制造“木牛流马”。又令马岱领五百军兵，守住谷口，不许任何人出入。三将领命。
忽，长史杨仪入曰：“粮米至剑阁，搬运极其不便，大费人力，若长此以往，如何了得？”孔明笑曰：“长史勿忧，我已令人制造‘木牛流马’，此牛马不饮不食，昼夜不歇，可大省人力。”众将奇曰：“亘古未闻有此物也！”孔明曰：“木牛流马，每匹可载十人一月之粮，人行六尺，牛行四步，翻山越岭如履平地。”众将赞曰：“丞相真神人也。”不十日，木牛流马制造完毕，果然上坡下陵，甚是稳便。孔明即令高翔引一千兵，驾驱木牛流马，自剑阁至棋山，往返运粮。
司马懿正呆坐帐中，忽人入报：“蜀兵驱木牛流马搬运粮米，人不用大劳，牛马不用饮食。”司马懿大惊而起曰：“如此，诸葛亮退兵无期矣！”遂唤张虎、乐綝吩咐曰：“你二人各引五百军，埋伏斜谷小路，待蜀兵木牛流马经过，突然杀出，抢三五匹回寨。”二将得令，引兵偷过鸟道，伏在谷中。不二日，果见高翔驱木牛流马而来。将次过尽，二将突然杀出，蜀兵惊慌，弃下数匹奔去。张虎、乐綝大喜，弄回本寨。司马懿喜曰：“诸葛亮以此运粮，我亦用之。”即命军匠当面拆开，照其尺寸，仿制木牛流马。不到半月，造成两千匹。司马懿即令镇远将军岑威，引兵一千，驾驱木牛流马，去陇西搬运粮米。
高翔回告请罪。孔明笑曰：“我正欲教他抢去。”众将面面相视。旬日后，细作来报：“魏兵仿造木牛流马，自陇西搬运军粮。”孔明喜曰：“果不出我料也。”又过旬日，乃唤王平吩咐曰：“将军引兵一千，假扮魏军，去西迎运粮兵，突然袭之，夺其木牛流马驱回。北原魏兵追来，你将木牛流马口中木舌扭转，木牛不动，你弃之而走。但见我军杀来，你亦返身杀回，再将木舌转复，长驱大进。”王平得令而去。孔明又令魏延、姜维各引一万人马，埋伏半道，接应王平。又命张嶷引五百军，扮作六丁六甲神兵，一手持旗，一手仗剑，腰悬葫芦，内装烟火之物，埋伏山道。待王平驱木牛流马至，放起烟雾，一起拥出，护木牛流马回寨。三将领命而去。孔明又令张翼、廖化、马岱、马忠各引一万精兵前出埋伏，单等司马懿来夺军粮。四将点兵，各引人马离营。
魏将岑威驱木牛流马正行，忽报：“巡粮兵到。”两军会合。忽一声大喊，蜀兵贴身杀起，魏兵措手不及，被杀大半，岑威匆忙抵敌，被王平一刀砍为两截，余卒奔散。败兵奔告北原，郭淮大惊，急忙引兵来夺。王平引兵驱木牛流马正行，忽见身后尘云大起，魏兵追来，遂令兵士扭转木舌，木牛流马果然站立不动，王平引兵弃之而走。郭淮亦不追赶，只命驱回木牛流马，然，牵拉不动。郭淮正疑，忽听鼓声大震，两路伏兵自后杀出，王平亦引兵杀回。三面夹攻，郭淮大败，夺路而走。王平令军兵复转木舌，木牛流马行进如故。郭淮远远望见大惊，正欲倾巢复追，忽见前山后，青云突起，一队神兵天将拥出，一个个持旗仗剑，护着木牛流马，喷云吐雾而去。郭淮瞠目曰：“此必是神兵也。”遂不敢追。
司马懿闻木牛流马满载军粮被劫，急引兵马来夺。军至半道，一声炮响震耳欲聋，伏兵四起。魏兵惊慌，各自乱窜，司马懿单身独骑，入林而走，廖化催马追赶。眼看赶上，马头直接马尾，司马懿惊慌，绕树而走，廖化一刀砍去，刀中树身。拔出大刀，树林遮掩，不见踪影，廖化拍马前追，忽见向东地上有一金盔，廖化抄在马上，往东赶去。原来，司马懿故意丢金盔于林东，拨马往林西而去。廖化追了一程，回归本寨，献上金盔，被记为头功。魏延心有不平，口出怨言，孔明只当未闻。
司马懿逃回大寨，心甚郁闷。忽使命奉诏至，言东吴三路入寇，诏命司马懿坚守勿战。司马懿即令各寨，深沟高垒，坚守不出。