孟获被诸葛亮第二次释放后，让其弟孟优去蜀营诈降，企图里应外合，偷袭蜀军营寨。此计却早被诸葛亮识破，亮佯装受骗，暗设伏兵，命人灌醉孟优。孟获来劫寨时，遭致大败。孟获匹马而逃，被马岱诱擒，诸葛亮再次将其放回。
孟获回到银坑洞，携带珠宝，向各部求援，借来十万刀牌军，要和蜀军决战。赵云、魏延、马岱等将急于应战，诸葛亮却命蜀军退回营寨，坚守数日。众将不解其意，诸葛亮说：“我三擒孟获而不杀，是想收其心，而不想灭其族也！”三日后，诸葛亮用计引孟获自投罗网，连人带马，掉进陷坑被擒。诸葛亮下令推出斩首，孟获要求再放他回去，重整兵马，报四擒之恨。诸葛亮同意将其松绑，并设宴款待。
孟获回洞与孟优商议对策，孟优主张利用炎热酷暑，退回山阴洞中坚守，蜀军远道而来，禁受不住，久必自退。孟获以为蜀军已深入境内，无处退避，决定往秃龙洞朵思大王处求助。朵思用木石垒断路口，只留一条路给蜀军。这条路十分险恶，多藏蛇蝎，沿路还有四个毒泉，如饮泉水，不死即伤。
蜀军顶着烈日行进，王平和士兵误饮毒泉水，哑不能言。诸葛亮发现此处鸟雀无踪、走兽无影，必是死地，传令三军将士：“不得饮水，不得入林。”诸葛亮亲自走访，终于寻得隐避此处的孟获之兄孟节。他对孟获不从王化很是气愤，帮助蜀军将士解了泉水之毒，并指点蜀军如何度过绝地，解除了三军危难。
银冶洞主杨锋，因不满孟获继续对抗蜀军，与其五子率兵三万，诈称愿助孟获。孟获甚喜，设宴相待，却被杨锋擒于席上，送交诸葛亮。孟获仍不服，诸葛亮又放他回去。
诸葛亮五擒五纵孟获之后，攻下三江城，直逼梁都洞银坑山。孟获之妻祝融夫人见情况危急，亲自在银坑山与蜀军交锋，擒了张嶷和马忠两员蜀将。诸葛亮派赵云、魏延将祝融夫人擒获，换回张、马二将。次日，孟获请八纳洞主木鹿大王前来助阵，放出猛兽，赵云、魏延无法抵挡，只得撤兵。二将向诸葛亮请罪，诸葛亮微笑道：“不怪你等，我在隆中之时，就知南兵有驱兽之法，此次南征已备下破此阵之物，明日待我亲去迎战。”
诸葛亮乘车督战，待南兵驱赶野兽扑来，一挥羽扇，掌车军士打开红油柜车，露出十个木制假兽。军士用火将假兽腹下火线点燃，假兽口吐火焰，鼻冒黑烟，直向南兵冲去，真兽却不敢前进，惊而转向南兵阵中冲去。南兵大乱，木鹿大王死于乱军之中，蜀军乘胜夺占了银坑山。
孟获无奈，令内弟带来洞主诈降，又被诸葛亮识破，孟获第六次被擒，因其心仍不服，诸葛亮再次放他回去。
孟获又请来乌戈国王兀突骨，率三万藤甲军在桃花渡口下寨，以待蜀军。此藤甲渡江不沉、经水不沉，刀箭皆不能入。诸葛亮决定用火攻，他派赵云去盘蛇谷准备柴草，令魏延在半月内连输十五阵、弃七个营寨，以此诱敌深入，终于火烧了藤甲军。赵云又将祝融夫人和带来洞主等一并擒住，孟获单骑突围，被马岱生擒。
孟获以为此次被擒必死无疑，未料诸葛亮又令马谡前来放他们回去，并备美酒送行。七擒七纵自古未闻，孟获深感羞愧，至此心服口服，又见蜀军送来稻种、干粮、马匹，深为感动，他率众人向诸葛亮请罪，表示：“丞相天威，南人永不复反矣！”
诸葛亮平定南方后，路经泸水，风涛大作，军不能渡。亮询问当地百姓后，制作馒头，以代人首，临江祭奠。
孟获回寨后，献上南中兵民、牲畜、土地表册。诸葛亮抚慰孟获，将表册交还与他，令他永为南王。下令退军。
建兴四年（公元226年），诸葛亮班师回朝，闻魏文帝曹丕病故，曹叡继位，封司马懿为骠骑大将军，总督雍、凉兵马，深以为患。他用参军马谡之反间计，派人往洛阳散布流言，称司马懿欲图谋反。曹叡素怀疑忌，又见司马带兵迎驾，遂削去其兵权，罢归乡里，命曹休接替总督职务。
诸葛亮见司马懿遭贬，欲亲自北伐，恢复中原，连夜上《出师表》，请求刘禅降旨，兴兵伐魏。
建兴五年（公元227年）春三月，诸葛亮率领大军三十万，出师北伐，赵云、邓芝为先锋。曹叡得报大惊，派驸马夏侯楙为大都督，领关西诸路兵马二十五万抵挡蜀军。魏延认为夏侯楙懦弱无谋，不足为虑，请求领五千精兵出子午谷奇袭长安。诸葛亮认为此计不够稳妥，未予采纳。
蜀军从陇右大路进兵，魏军先锋韩德率四子取路凤鸣山迎战，被赵云一一杀败。夏侯楙按参军程武之计，诱赵云入伏，将赵云重重包围。此时，诸葛亮早已派张苞、关兴前来接应，赵云率兵将杀得魏兵溃不成军。夏侯楙逃向南安郡，诸葛亮决定用调虎离山之计智取。他一面佯攻南安，一面派一军士假扮魏将裴绪向安定太守崔谅求援，崔谅信以为真，率兵前往救援。
安定太守崔谅率兵去救夏侯楙，不想被诸葛亮擒获。诸葛亮随机应变，杀死崔谅、杨陵，生擒夏侯楙。
天水太守马遵也中计，准备出兵，却为中郎将姜维识破，将计就计，打败了前来取城的赵云。诸葛亮亲自来到天水关，也遭姜维夜袭。这使诸葛亮震惊，他发现姜维作战指挥若定，用兵足智多谋，是个将才，甚为喜爱；而此时五虎上将仅剩赵云一人，且已白发如霜，自己也年将半百，尚未找到继承事业之人，于是他决定用计智收姜维。
诸葛亮知姜维至孝，便派人先去冀城将其母接来，然后命魏延佯攻冀县。姜维为保老母，即向马遵请兵去救冀城。
诸葛亮一面将被俘的夏侯楙放回天水，一面散布流言，称姜维降蜀；又命人假扮姜维，夜攻天水，使夏侯楙和马遵以为姜维果真降蜀。然后，诸葛亮亲自领兵攻冀县，姜维兵败，逃往天水，城门紧闭，姜维急呼开门，马遵疑其赚城，乱箭射之，姜维走投无路，正欲自刎，此时，诸葛亮带姜母来到身边劝降，姜维终于归降诸葛亮。
诸葛亮收姜维后，姜维献计，助亮连克天水、上邽；诸葛亮后又在渭水之滨骂死王朗，蜀军威名大震。诸葛亮兵出祁山，军临渭水，直逼长安。
诸葛亮骂死王朗，曹真料定蜀军必乘魏军治丧之际夤夜来袭，加之大将郭淮献策，于是连夜分兵四路偷袭蜀营。不料反中蜀军埋伏，一场混战。败退的四路魏军因天黑难辨，互相误认为敌，酿成自相残杀的败局。
曹真不得已上表求救。曹叡和群臣商议，太傅钟繇保举司马懿可退蜀兵。曹叡急降诏复司马懿骠骑大将军职，加封平西都督，起南阳诸路军马，以退蜀军。
镇守永安的李严得知后，派儿子李丰到祁山向诸葛亮报信。
孟达昔日因不救关羽而降魏，得知诸葛亮率军北伐，想叛魏归蜀，攻取洛阳。他去信告知诸葛亮：已约上庸太守申耽、金城太守申仪汇合三路兵马，就地举事，以助丞相。然而申耽、申仪兄弟明许举事，暗中却与孟达心腹李辅合谋，派人赴宛城密报司马懿。司马懿得报，当机立断，决定先擒孟达，后奏天子。他立即调集军马，派参军梁畿星夜赶往新城，命孟达准备出征，以稳住孟达，使其不疑；随后发兵，昼夜兼程，包围新城。
诸葛亮接孟达信后，曾修书提醒，要其小心从事，提防司马懿，不可轻信他人。而孟达以为宛城远离洛阳八百里，司马懿如知他举事，需表奏魏主，往返月余方可出兵，不以为意。正欲举事之际，司马懿大军已至，孟达被围，只得闭关坚守。申耽、申仪佯作救援，诱孟达开城，李辅等乘机占领城楼，孟达前后受敌，措手不及，被杀。申耽、申仪两兄弟也被司马懿诛杀。
司马懿平定孟达的反叛，去长安禀报曹叡。曹叡得知详情，倍加赞赏，封司马懿为都督，以大将张郃为先锋，出关破蜀。
诸葛亮知孟达被杀，料司马出关，必取街亭。因街亭为汉中咽喉要地，拟派将镇守。参军马谡请令，并在军前立下军令状：“若失街亭，乞斩全家！”临行，诸葛亮再三叮嘱：街亭虽小，关系重大，是我军粮道，绝不可失，要当道扎营。又命王平相助，共守街亭。
