孔明的第二次北伐，率数万兵力出陕西的散关，围攻陈仓。守陈仓的魏兵只有千余人，但地势十分险峻，一夫当关，万夫莫开；魏将郝昭又神勇无敌，孔明的数万大军，攻了二十多天，竟然攻不下陈仓。此时魏军援兵将至，蜀军粮草也接济不及。孔明无奈，只好主动退回汉中。

第二年春天，孔明又作第三次北伐。此次他兵分两路，令大将陈式为主将，参将萧侯仪辅佐，率大军先行攻取甘肃的武都、阴平两郡。

魏军大将郭淮从陇西进兵反击陈、萧军，孔明突率主力直捣建威。郭淮吓得慌忙退军，坚守建成。孔明目的是先占北伐的桥头阵地，他派兵坚守武都、阴平两郡，主力大军则主动退回汉中。

再过两年，孔明在积聚了两年的人力、物力，又发动了第四次北伐。

这次北伐，孔明发明了一种“木牛”作运输工具，粮草供应因此得到保障。孔明率主力大军，迅速包围了祁山地区的魏军，声势十分浩大。

魏国慌忙调派司马懿率军西上抗击。司马懿判断孔明远道而来，所带军粮必定有限，因此只能速战速决。他针对孔明军的弱点，因而采取坚壁固守、以逸待劳的战略，不与蜀军主力决战，以此拖垮孔明的蜀军。

孔明深知蜀军的弱点，因此千方百计向司马懿的主力挑战。司马懿却一直坚守不战。双方僵持了月余，孔明虽打了几场胜仗，但一直未能消灭魏军的主力。

就在此关键时刻，蜀军后方的粮草供应，突然中断。蜀军惊惶，军心动摇。在此危急关头，孔明依然十分镇静，他部署撤军，亦在回师途中，诱杀了前来追击的魏国名将张合。

回到汉中，孔明知原来是运粮官李平失职。他重重的处治了李平，但已于事无补，第四次北伐又无功而退。

经四次北伐，均功败垂成，虽然孔明已为此鞠躬尽瘁，付出了无数心血精力，但结果仍然因一些他无法预知的偶然因素，令北伐大计难以成功。至此，孔明也不得不承认，在天机大势已由三分转向一统而演进的天命之下，他所做的一切努力人谋，虽又暂延缓了天机三分向一统演进的态势，但亦绝无法以人谋来加以逆转的可能了！

孔明亦深知，他目下唯一可以做的，便是在他抵达五十四岁关口之前，作好一切布局，以尽他导引三分天机演行的最后重任。

为此，孔明亲自设计了一种叫“流马”的四轮运粮车，预先将将军粮运入接近中原前线的斜谷，派兵严密把守。同时，出兵到渭水前线，亲自指挥军队屯田种粮，以便就地解决军粮不足的大难题。

孔明的这次出兵，史称“五出祁山”，但实际这第五次的出祁山，只是为最后的第六次北伐作准备。

蜀汉建兴十二年的二月，孔明派使者赴东吴，约孙权同时出兵攻打魏国，另一方面，孔明又调集十万大军，出斜谷口，到郿县，在渭水南岸的五丈原扎营，摆出直捣中原重镇长安的态势。

魏国大惊，明帝曹叡令司马懿率军西上抗击蜀军。

与此同时，东吴孙权亦亲自出兵攻打北面的魏国。曹叡大惊，在朝臣的力主下，御驾亲征，南下与吴军对垒。