诸葛亮乃分兵屯田，在魏国境内与魏国百姓共同种粮自给自足，打算长期驻扎下去，但诸葛亮却因过于操劳而病重。
司马懿曾向蜀汉使者询问诸葛亮的睡眠、饮食和办事多少，不打听军事情况，使者答道：“诸葛公早起晚睡，凡是二十杖以上的责罚，都亲自披阅；所吃的饭食不到几升。”司马懿告诉人说：“诸葛孔明进食少而事务烦，他还能活多久呢。”
诸葛亮派虎步监驻武功，适逢水涨，阻断了诸葛亮和孟琰的联系。司马懿趁机出兵进攻孟琰。结果诸葛亮一方面派工兵架桥，一方面派弩兵向司马懿的部队射箭。司马懿看到桥快架好，只好撤退了。魏、蜀两军相峙了百多日，其间诸葛亮多次派人挑战，司马懿军始终坚守不出。其后诸葛亮故意让人带一套女人的衣服、头巾送给司马懿，表示司马懿就像女人一样。魏军将领见此情形都火冒三丈，纷纷要求出战，为了搪塞将领们的要求，司马懿假意上表给
魏将认为蜀军必会争夺北原，司马懿认同，便派郭淮先前往防备。果然，蜀军到来，但被郭淮击退。 [54]诸葛亮考虑到前几次北伐都因为运粮不继，导致功败垂成，于是开始在渭、滨的居民之间屯田生产粮食，百姓亦相安无事，一切如常。而也响应蜀汉，亲率十万大军北上攻魏，但被魏明帝亲自率军打败。
建兴十二年（234年）二月，诸葛亮经过三年劝农讲武的准备，率大军出斜谷道，据武功五丈原（今陕西省岐山南），屯田于，同时派使臣到，希望孙权能同时攻魏。四月，蜀军到达，在渭水南岸的下扎营寨。司马懿则率领魏军背水筑营，想再次以持久战消耗蜀军粮食，令蜀军自行撤退。
建兴十一年（233年）冬，诸葛亮派遣诸军运米，集结大军于斜谷口，治斜谷邸阁。
建兴十年（232年），诸葛亮在黄沙休兵劝农，制作木牛流马等，并且练兵讲武，准备再次北伐。
诸葛亮使魏延、、赴拒，大破司马懿，汉军获甲首三千级，玄铠五千领，角弩三千一百张，于是司马懿退还保营。 [47]《晋书》则记魏军卸甲轻装，日夜兼程，在汉阳与诸葛亮相遇，司马懿派将军率轻骑做饵，诸葛亮退兵至祁山，屯兵卤城，据南北二山，堵水筑围墙。魏军攻破，大破蜀军，俘获斩首数万。 [48]而陈寿所著《三国志》里，两种说法均无记载。六月，李严因运粮不济呼诸葛亮还师。追亮退兵至木门，中箭身亡——此为二出。
建兴九年（231年）二月，诸葛亮率大军攻，始以木牛运。时病重，司马懿都督关中诸将出拒。诸葛亮割麦于（今甘肃省天水县）。司马懿追亮至卤城（今甘肃省天水市与甘谷之间），掘营自守，有“畏蜀如畏虎”之讥。
建兴八年（230年）秋，魏军三路进攻汉中，走西城（今陕西省安康市西北），张郃走，曹真走。诸葛亮驻军于城固（今陕西省城固县东）、（今陕西省洋县东二十里）。时大雨三十余天，魏军撤退。同年，诸葛亮使、西入羌中，大破魏后将军（瑶）、雍州刺史郭淮于阳溪（南安郡内，当在今甘肃省西南一带）。
