为桓、灵二帝叹息痛心。侍中郭攸之、费祎、尚书陈震、长史张裔、参军蒋琬，这都是忠诚可靠、誓死守节的贤臣，希望陛下亲近他们、信任他们，这样兴盛汉室就指日可待了。“臣下本是普通百姓，自己耕于南，只求在世中苟全命，不求在诸侯手下官扬名。先帝不嫌臣下卑贱浅陋，屈驾亲谒，三顾茅庐求访微臣，向臣下询问天下大事，臣因此激不已，便答允为先帝奔走效劳。后来遇上军事失利，臣受任于败军之际、奉命于危难之间，自是至今已是二十一年了。先帝知臣为事谨慎，所以在临终前将国家大事托付给臣。臣自接受遗命以来，日夜愁虑叹息，惟恐所托之事不能收到成效，以至损伤先帝知人之明，因而五月渡过泸，率军不之地。

如今南方已被平定，兵力战准备充足，应该鼓励督领全军，北定中原，竭尽自己的平庸才能，铲除凶险恶的敌人，兴复汉室，使国都能返迁洛。这即是臣下用来报答先帝、效忠陛下的职责！“至于权衡国事、献忠言，此乃郭攸之、费祎、董允的责任。希望陛下将讨伐贼、复兴汉室的任务付臣下，讨伐无成绩，则治臣之罪，以告先帝在天之灵。如果没有劝勉陛下发扬德行之忠言，则追究郭攸之、费祎、董允等怠慢失职之过。陛下也应当自我多加思，向群臣征询治国良策，明鉴和采纳正确的意见，牢记先帝在遗诏中的告诫。这样臣下就受恩非浅、激至。现在为臣即将远离陛下，起草此表，泪如雨下，不知所言是否得当。”于是，诸葛亮率军启程，前至沔扎营。

建兴六年(228)，诸葛亮扬言要从斜谷攻取。。县，并派遣赵云、邓芝率军为疑兵，占据箕谷虚张声势，魏国大将军曹真领兵前来抗击。诸葛亮亲自统率各军前攻祁山，军容整齐，赏惩肃严，号令分明，南安、天、安定三郡叛魏归蜀，一时间整个关中地区震动惊惧。魏明帝御驾西坐镇长安，命令张郃率军抵御诸葛亮，诸葛亮派遣谡督率各军前行，与张郃大战于街亭。由于谡违背了诸葛亮的作战署，军布阵失策，被张郃大败。诸葛亮迁移西县百姓千余，退军汉中，死谡，向全军承认错误，并向后主上奏说：“臣下以浅薄的才能，担当了不能胜任的职务，亲自领受君令和所赐锦旗斧钺以激励三军，却未能照规章、严明军纪，面临大事而犹豫决策，以致发生了街亭违背军令的错误，箕谷发兵失于事不谨慎，其责任都由于为臣用人不当。臣下既无知人之明，考虑问题又多有糊涂之，依据《秋》军事失利先罚主帅的典则，此次战争失误的主要责任在臣。自请降职三级，以罚过错。”于是后主改任诸葛亮为右将军，代行丞相事，仍如以前一样总全国军政。同年冬天，诸葛亮再次兵散关，围攻陈仓，魏国派曹真率军前来抵抗，诸葛亮军粮用完后返还。魏将王双率领骑兵追击诸葛亮，诸葛亮列阵与魏军战，击败魏军，斩杀王双。

建兴七年(229)，诸葛亮派遣陈式领兵攻打武都、平。魏国雍州刺史郭淮率领众军准备攻打陈式，诸葛亮亲自领兵取建威，郭淮只得退守雍州，诸葛亮于是平定武都、平二郡。后主刘禅下诏策封诸葛亮说：“街亭一仗，主要罪责在于谡，而您引罪自责，贬抑自己，当时难违您的心愿，只好同意自贬三级的请求，去年率兵扬我军威，斩杀王双；今年再次领兵征，郭淮逃遁；招降安抚氐、羌各，收复武都、平二郡，威风震慑凶敌，功勋昭著天下。现在天下尚未平定，元凶首恶仍未铲除，您肩负着重任，主持军国大政，长期贬损自己，极不利于弘扬先帝的伟大事业，现在恢复您的丞相职务，请您不要推辞。”建兴九年(231)，诸葛亮再次兵祁山，用木运送资，粮尽退军。与魏将张郃战，张郃被蜀军死。

建兴十二年(234)，诸葛亮统率全军从斜谷兵，用作为运输工，军占据武功县五丈原，魏军主将司懿与之对垒相持于渭南。诸葛亮常常担心粮草接济不上，而使自己志愿不得实现，于是将队分作两分，一分就地开荒耕，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，军卒所不谋私。蜀、魏两军相持一百多天。当年八月，诸葛亮患疾逝于军中，年仅五十四岁。待蜀军撤走，司懿一一巡视蜀军的驻扎营地，叹：“孔明真是天下奇才啊！”诸葛亮遗言命令下将自己葬在汉中定军山，依山势修建坟墓，墓仅能容纳下棺材，穿平时的衣服殓，不必用其他殉葬。后主刘禅下诏祭奠诸葛亮说：“您天生兼备文、武的才，英明睿智忠厚诚实，受先帝托孤遗命，尽心力辅佐寡人，使衰微待绝的汉室复兴，立志平定天下战，整治六军，岁岁战，英武盖世，威镇天下，将为蜀汉建成伟大功业，所取勋绩有如伊尹、周公。为何有此不幸，大业即将功成，您却染疾归天！朕痛悼您的逝世，心肝裂。推崇您的德行，论评您的功勋，据您生前事迹追封谥号，让您的神传扬天下，英名永垂史册。现在特派持使节左中郎将杜琼，赠给您丞相武乡侯印绶，追谥您为忠武侯。英魂有知，对此亦荣。悲痛至极！悲痛至极！”当初，诸葛亮曾向后主表明自己心愿：“臣在成都有桑树八百棵，薄田十五顷，孙们的日常衣费用已有宽余。