229年春天，諸葛丞相也在努力，遣陳式進攻武都、陰平。曹魏大將郭淮領兵來救，諸葛丞相率軍駐扎建威牽制。

此時的太平軍剛剛開始打東吳，種云和諸葛丞相還在互相摸底，他也不知道漢軍的實力到底如何，北伐會不會有變化。

魏軍知道漢軍主力到臨，便緊急撤退，漢軍順利占領二郡。

諸葛丞相安撫了當地的氐人、羌人，然后留兵據守，他率軍回漢中，軍屯后勤很重要。

因成功奪取二郡，劉禪再次恢復諸葛丞相為丞相。冬天，徙府營至南山下的平原，建筑漢、樂二城，加強漢中防守。

從這次北伐看，諸葛丞相北伐就是戰略，并沒有孤注一擲的意思，種云放心了，繼續專心對付東吳大軍。

建興八年（230年）七月，曹魏想轉守為攻，大司馬曹真上表伐蜀議案，司空陳群認為斜谷太險阻，難以進退，于是曹真率主力軍改為由子午道進發。

陳泰率軍從漢水而上，欲與曹真軍會師漢中，張郃從褒斜道進兵，直指漢中。

諸葛丞相在漢中，魏軍來攻，立即加強城固、赤阪等要地的防守，要李嚴率二萬人趕赴漢中阻擊敵人，李嚴子李豐為江州都督，防衛后方。

夏侯霸先大軍一步，進至興勢，在曲折的谷中下營。被蜀地百姓看到。夏侯霸在鹿角間戰斗，最后援軍到達，漢軍看無法消滅曹軍，開始后退，夏侯霸才得以解圍。

因蜀地艱險，期間遇上下了三十天的大雨，棧道斷絕，曹真用了一個月，才走了一半路程。

曹真預想的計劃不能成功，陳群的計劃也沒有可能，這次屬于起了個大早，搞了個晚集，啥也沒做到，浪費糧食。

在朝中，華歆、楊阜、王肅都上疏勸魏明帝下詔撤軍，至九月，三路大軍受詔撤退。

不過曹真也不算失敗，天時不對，他也沒有辦法，曹魏皇帝也能理解，沒有怪罪的意思。

同年，諸葛亮派魏延、吳壹入南安，于陽溪大破魏將郭淮、費曜等。

231年春天，諸葛丞相利用天時地利，乘曹魏雍涼地區半年沒有下雨，再次進行北伐，以木牛運糧，包圍祁山堡，并在祁山堡東北修建鹵城作為蜀軍大營。

諸葛丞相還聯合鮮卑人軻比能，起兵到石城響應漢軍。

曹魏因大將曹真病重，曹叡改派司馬懿為統帥屯于長安，領張郃、費曜、戴陵、郭淮等人抵抗。

司馬懿先派費曜、戴陵與四千精兵前往上邽防守，率其他兵力隨后前進。

張郃認為該分兵駐守雍、郿，司馬懿認為若分軍不及合軍有利，便向西推進。

諸葛丞相覺得機會來了，留下王平繼續領軍攻打祁山堡，率主力北上上邽。到達附近麥田，只對麥田進行了芟除破壞。

郭淮戴凌為保護麥田，僅率四千人主動進攻諸葛丞相的主力部隊，為所破，僅四千人主動進攻又頗為費解，不過后勤戰爭不得已為之。

司馬懿軍也為保護麥田，日夜兼程急行軍抵達上邽之東，曹軍深知漢軍勞師遠襲，糧食補給困難，兼之經過通宵達旦的行軍已為疲憊之師，因而憑險堅守，拒不出戰。

諸葛丞相沒有機會，便回軍鹵城，未能徹底破壞上邽麥田，這批糧食成了魏軍對峙的資本，有必要指出的是，這一戰略動作使魏軍進入極度缺糧狀態，司馬懿、郭淮不得不從關中運糧，征取羌胡的糧谷。

司馬懿本人以用兵“侵掠如火”、“兵貴神速”著稱，若是有把握野戰中擊敗蜀軍，以他的軍事指揮風格，不會采用堅守策略的。

事實上，初來乍到的司馬懿也的確采取過進攻態勢，但戰果不佳。因此，其后采取防御態勢，意味著在本次北伐作戰中，蜀漢軍隊處與有利地位，而魏軍居于相當不利的地位。

司馬懿進軍鹵城，登山掘營，與漢軍對峙，不與交戰。

張郃認為蜀軍長途來攻，“孤軍食少”，必然想要速戰速決。所以應該以大軍屯于此處，然后分為奇兵，包抄蜀軍，截斷其后路。

魏軍將領數次請戰，司馬懿都不準，諸將十分不滿，便譏笑他：

“公畏蜀如虎，奈天下笑何！”

對峙一段時間，諸葛丞相也靈機一動，撤出對祁山的包圍，將全部軍隊集中在鹵城。

司馬懿派張郃打通和祁山堡的聯絡，并命他攻鹵城以南的的王平，由案中道進逼漢軍。他則率眾進攻鹵城以北的諸葛丞相主力，力圖以鉗形攻勢，擊敗對手。

諸葛丞相派大將魏延、高翔、吳班分三路領兵作戰，大敗魏軍。斬獲魏軍的首級三千級，獲得戰利品玄鎧五千、角弩三千一百張。

鹵城之戰在《漢晉春秋》中有記載，關于鹵城之戰的記載，九年，亮圍祁山，平別守南圍。魏大將軍司馬宣王攻亮，張郃攻平，平堅守不動，郃不能克。

六月，諸葛丞相也沒招了，眼見糧草接應不上，而又收到后主劉禪下令北伐軍撤退的圣旨，諸葛丞相也見坡下驢，引軍退回。

司馬懿命令張郃追擊漢軍，張郃認為“圍師必闕，歸師勿遏”。張郃不贊同追擊，主動撤退的漢軍，司馬懿強行堅持張郃領兵追擊，張郃無奈，前往追擊。最后于木門道，被埋伏于高處的漢軍射中，傷重病逝。

第四次北伐之前，諸葛亮派李嚴督糧草時，怕出問題，于是給他三種選擇，叫他便宜行事：“上計斷其后道。中計與之持久。下計還住黃土?！?

李嚴怕糧運不濟，就派馬忠、成藩傳喻旨要諸葛丞相撤軍，這個沒有錯。

諸葛丞相回來后，李嚴腦子進水了，反而問：“軍糧饒足，何以便歸？”

另一方面，李嚴又向劉禪上表：“軍偽退，欲以誘賊與戰。”

欺騙劉禪說這是策略，又想推卸責任給岑述。

諸葛丞相早就注意了，無需調查此事，直接出示李嚴之前手書，明顯前后不符，李嚴無話可說，被貶為庶人。