蜀汉建兴十二年（234）2月初，发生了太白侵荧惑的天象。
太白是金星，也被视为天神；荧惑是火星，也被视为战神。金星追赶上火星，是少有的天象。身在洛阳的魏明帝让人占卜，报告说今年将有一场大战。
蜀军就是在这时发动的第五次北伐，之前的四次北伐，两次西出祁山，一次出武都、阴平，一次出大散关，用兵的重点基本都在西边，以夺取陇右为目标，这个战略有一定的正确性，但也有明显的缺点，那就是魏军如果一味采取避战的办法拖着不打，你也没有太好的办法。所以诸葛亮改变了策略，这次北伐兵出秦岭山中的褒斜道，以最快的速度把主力拉到关中，寻找魏军主力，让其不得不决战。
但这个想法也被司马懿想到了，第四次北伐结束时有些谋士和将领认为等到第二年麦子成熟时诸葛亮还会再次来攻陇右，司马懿不同意这个判断，他认为：“诸葛亮两次出祁山，一次攻陈仓，都遭遇挫折而撤军。即使后面再出兵，他也不会攻城，而会谋求野战，而且地点是陇东而不是陇西。诸葛亮每次都恨其粮食太少，这次退兵，必然会积蓄粮食，我料定他不到粮食成熟，收足三季，不会再出兵。”
事实完全如司马懿所料，包括蜀军进攻的时间和路线，当然这也可能是史家故意美饰司马懿。不过，司马懿坐镇长安以来也没闲着，为了防备蜀军的进攻他也做了不少工作，比如奏请魏明帝同意，从冀州等地迁徙了大量人口补充关中和陇右，又整修了关中的成国渠，修筑长了晋陂，大力发展关中地区的农业，不断积蓄力量。
诸葛亮命征西大将军魏延为前部，其余各部随后，蜀军总兵力仍然在10万人左右。对54岁的诸葛亮来说，这一次北伐也几乎穷尽了他个人的全部力量，他甚至有了一些不好的预感，所以在行前上表后主，破天荒地交代了一些后事：“如果臣出现了不幸，国家大事请托付给蒋琬。”诸葛亮曾对后主表示过，他将为蜀汉的大业战斗到最后一息，也许他对自己越来越差的身体状况感到了担忧，所以才有这样不同寻常的举动。
西线战场的紧急军情也立即传到了洛阳，面对三大战场同时受敌，魏明帝感到了空前的压力，他深知西线战场尽管形势最紧张，但有司马懿在那里可以完全放心，倒是孙权本人来攻的东线战场让他放心不下。满宠向魏明帝提出了一个大胆的作战计划，想放弃合肥，让敌人纵兵来攻，待魏军增援部队赶到时向其发起总攻，这个计划过于大胆，一旦失手后果很可怕，魏明帝没有批准。
魏明帝决定亲征合肥，大军未到前派出一支人马急行合肥，命他们多带旌旗，四处擂鼓，故意制造声势。尽管剩下的兵马已经不富裕了，魏明帝仍抽出2万人，由骁骑将军秦朗率领增援关中，归司马懿调度。
秦朗字元明，小名阿苏，他的父亲是吕布手下的将领秦宜禄，之前说过，秦宜禄死后，曹操见他的妻子杜氏长得很漂亮，就收为妾，秦朗于是随母亲来到曹家，与何晏一样成为曹操的继子，算起来是魏明帝的叔父。
魏明帝曹叡幼时藏于深宫，因为母亲失宠又被杀，所以从小尝尽人生冷暖，性格上与其祖其父很不相同，反倒与这个过继给曹家的叔父很能谈得来。秦朗本是一个公子哥，没什么实际才能，也不像何晏那样成为一个大学者，但魏明帝仍然给他以宠信，每次呼他都叫他“阿苏”。
魏明帝改任秦朗为征蜀护军，所部受司马懿节制。秦朗还带来了魏明帝的谕示，魏明帝认为蜀军属于远途作战，他们必然希望速战速决，所以让司马懿不要急于求战，坚守营垒，以挫其锋，如果敌人不得进，停留太久粮食就会吃完，必然会撤退，等他撤退的时候追击，是全胜之道。
司马懿听了很高兴，因为这也正是他对付蜀军的一贯思想，他也认为拖是最好的办法，上次在祁山他已经试过蜀军的战斗力，他发现这支部队人数虽然处下风，骑兵的比重也不多，但训练相当有素，野战经验十分丰富，能攻能守，交起手来一定会吃大亏。
司马懿完全不担心拖不过蜀军，诸葛亮虽然在汉中进行了大量准备，但这两年他在关中也没闲着，经过长时间的备战，尤其是大修水利工程，已积蓄下足够吃的粮食，即使不从关内调粮，也足够了。
这时，诸葛亮已率领蜀汉大军出了褒斜道进入关中，在褒斜道的北谷口扎下大营，魏延率一部人马在十多里外另扎下一座营垒。
此地属曹魏雍州刺史部扶风郡的郿县，马超、法正、孟达都是扶风郡人。诸葛亮没有指挥人马去攻打郿县的县城，因为当年董卓被封为郿侯，在此修筑了著名的郿坞，城池异常高大，里面可以储存无数的粮食，想必不会比陈仓更好打。
蜀军扎营的地方是渭河的南原，此处虽然也属关中平原，却是其最东端，平原并不开阔，中间是渭河，南面是突起的秦岭，北边是北原台地，南北可以相望。
司马懿率郭淮、胡遵、周当等部随后也赶到了，他们在渭河的北岸扎下营垒，与蜀军隔河对峙。雍州刺史郭淮认为诸葛亮必然会去争夺北原，应当先占据，但其他人都不同意他的看法，认为诸葛亮攻击的重点是郿县县城，之后是长安，所以防御的重点应该放到东面。
郭淮仍坚持自己的看法，他认为：“如果诸葛亮渡过渭河占有北原，就会在北山地区连成一片，从而断绝关中与陇中的通道，使汉夷各族震动，使我方处于不利的地位。”司马懿认为郭淮的话有道理，就命他率所部进屯北原。郭淮立即率军赶到北原，并马上开挖壕堑，没等挖好，蜀军的一支人马就赶到了，由于有先到之利，郭淮指挥魏军将蜀军击退。
诸葛亮确实看到了北原的重要性，无奈被郭淮抢先了一步，于是他改变策略，让一部分蜀军向西面佯动，继续做出大举西进的姿态，而其实想夺取的，是战略要地阳遂。
阳遂这个地名已失考，“遂”通“燧”，可能是魏军设在渭河沿线的一处重要营垒，位置应在蜀汉大营的东面。魏将普遍认为，诸葛亮攻击的目标是西围，这个地名也无考，之前诸葛亮第四次出祁山，曾分兵王平让他占据南围，它们意思也许不是固定的地名，是以方位划分的营垒名称，相当于魏军的西大营。
郭淮又不同意这种判断，他的理由是蜀军突然制造声势说要向西面攻击，这有些不合常理，可能是佯动，敌人的目标不在西面而是东面，具体说就是阳遂。郭淮的建议再次得到司马懿的支持，于是命郭淮和胡遵率兵赶赴阳遂。蜀兵果然来攻，由于魏军早有准备，攻击无法得手，退去。
初战看起来并不顺利，诸葛亮决定既不往西，也不往东，干脆就地屯兵，他看好了一个屯兵的好地方，就是渭河南岸的五丈原。
“原”通“塬”，是西北黄土高原地区因流水冲刷而形成的一种地貌，一般呈台状，四周陡峭，顶上平坦，这种地势适合于扎营，因为四面不是深沟就是峭壁，利于防守。不过在这样的地方扎营，必须解决好水源问题，一旦断水，后果不堪设想。
五丈原就是一块高出周边的台地，当时属郿县以东的武功县，如今属陕西省宝鸡市岐山县，现在它的具体位置在岐山县城以南20公里处，背倚秦岭大山，面前是渭河。诸葛亮之所以选择这里扎营，不仅因为其南北皆有阻隔，利于防守，而且这个地方东西也有深沟，是天然形成的壕堑。当地人传说，当年秦二世胡亥某年的秋初西巡，在此看到一股旋风刮起五丈高，形成奇观，挥笔写下“五丈秋风原”，此地因而得名。
在渭河北岸的司马懿完全可以用目视的方法看着蜀军主力上了五丈原，那一刻他似乎松了一口气，他对部下说：“诸葛亮如果真的厉害就会出武功，沿着南山向东攻击，如果上了五丈原，那就没什么可忧虑的了！”
蜀军主力退守五丈原，司马懿决定将魏军主力趁势推进至渭水南岸，这让众将有些吃惊。按照大家的看法，既然拖着不打更为有利，那么待在渭水北岸岂不更好？渭水可以作为屏障，如果蜀军来攻，正好沿渭水展开阻击；如果蜀军不来攻，那就这么耗下去。
司马懿解释了攻击渭水南岸的理由：“这一带的百姓都在渭水南岸聚居，这是非争不可的。”
原来，渭水行进到这一段，不是从南原与北原正中间走过的，而是偏向北原，让渭水南岸一带拥有了大片耕田，人们也习惯于在南岸居住，从陈仓至郿县几乎都如此，如果不过河，让蜀军放手去一一占领这些地区，那蜀军的粮食就会得到大量补充。
三国时的陈仓，往东是郿县、武功。五丈原背倚大山，俯瞰脚下、虎视左右，确实不易进攻，其视野之内的确有大片的农田。
也许这就是诸葛亮据守五丈原的真实用意，他仍然坚持“稳扎稳打”的策略，以五丈原为战略支点，不急于向东攻击，而是先占领陈仓到武功这一线的大片地区，好与魏军长期相持。
司马懿看到了这一点，所以坚持让魏军主力渡过渭水。渡河后，魏军在五丈原附近扎下营垒，司马懿命部将周当率一部人马驻扎在阳遂附近，本意是想把这作为诱饵，待蜀军来攻时从后面包抄，但蜀军没有任何行动。
渭水在此有一条支流叫武功水，诸葛亮命步兵监孟琰驻扎在武功水以东，司马懿派人进攻孟琰，诸葛亮命人在武功水上搭建竹制浮桥，过河射杀魏军。魏军一时无法得逞，诸葛亮干脆在五丈原附近搞起了分兵屯田，做长驻的打算。蜀汉的屯田兵和渭水岸边的百姓杂居在一起，大家相处得很好，百姓乐于接受，蜀军也军纪严明，后世对此评价很高。
诸葛亮用尽了各种办法引司马懿来战，但渡过渭水后的魏军始终避而不战。诸葛亮多次派人到司马懿那里下战书，还送给司马懿一些女人的服饰以激怒司马懿，司马懿把衣服收下，既不生气也不出战。
魏军将领却没有这么好的脾气，纷纷请战。开始还好办，时间一长司马懿也有了压力，他于是郑重其事地给魏明帝写了一封请战书，言之激昂，请求出战，为表示郑重，司马懿特意让手下的主要将领们一一署上名。魏明帝当然明白司马懿的用意，知道司马懿快扛不住了，到他这里搬救兵来了，于是派卫尉辛毗为特使前往军前，名为慰问，其实是阻止众将的请战行为。
辛毗是曹魏老臣，被称为骨鲠之臣，事曹氏父子三代，以耿直著称，一旦认定的事就会坚持，谁的面子都不给，曹叡命辛毗兼任司马懿的大将军军师，持节，前往关中前线。蜀军又来挑战，司马懿顶不住压力，表示要出营迎战，辛毗拿出魏明帝赐给的节，立于营前，魏军不能出。
姜维回来把这件事告诉了诸葛亮，忧虑地说：“辛毗一来，魏军不会再出来交战了。”司马懿的把戏瞒不过诸葛亮，他对姜维说：“司马懿本来就不想出战，之所以再三向上面请战，是做给下面的人看的。为将的，率大军在外，君命有所不受，如果他有办法对付我们，用得着向千里之外请战吗？”
这段相持的时间长达几个月，在此期间双方也有一些往来。
司马懿每次视察军阵都相当隆重，必然穿戴全副武装，他没见过诸葛亮，不知道诸葛亮平时穿什么，就派人出去看，有人报告说诸葛亮坐着一个简单的小车，头戴葛巾，手里拿着羽毛扇指挥三军，蜀军随他的号令整齐进退，司马懿听完，感叹道：“诸葛先生真有名士风采啊！”
有一次，司马懿会见诸葛亮派来的使者，不问军中大事，只问诸葛亮的日常生活，问得很详细。在两国交战期间主帅的一切都是军事机密，包括健康情况、生活规律、个人嗜好等，从这些蛛丝马迹中可以推测出对方很多有用的信息来，从这一点看司马懿挺贼。蜀国的使者显然警惕性不高，对司马懿有问必答：“诸葛丞相日夜操劳，睡觉很少，军中二十杖以上的处罚他都亲自过问，饭量也小，每天不过数升。”蜀汉使者走后，司马懿对大家说：“诸葛亮的身体状况很差，坚持不了太久。”
诸葛亮的身体状况确实很糟糕。
长年的操劳，正可以用“积劳成疾”来形容，加上战事胶着，劳力之外更劳心，诸葛亮真的病倒了。转眼到了秋天，秋风起，天气凉，秋风萧瑟，又容易让人感伤，诸葛亮的病情竟然严重起来。消息传到成都，后主刘禅大为惊愕，赶紧派朝廷尚书仆射李福星夜赶往五丈原，一方面探视丞相的病情；另一方面还有大事相问。李福赶到五丈原时，看到诸葛亮的病情已经很重了。
李福在病床前向丞相询问对国事方面的交代，听完后就急忙回成都复命。走了几天，李福突然想起来还有重要的事没有问，于是又返回来重新面见丞相，诸葛亮已知道了他的来意，对李福说：“我知道你的意思，想说的很多，再说一天也说不完，你想的问的，公琰合适。”公琰是蒋琬的字，李福道：“前几天确实忘了问您这件事，就是您百年之后谁可以接替大任，所以又回来。我还想再问您，蒋琬之后，谁可以接任？”诸葛亮回答：“文伟可以。”文伟，是费祎的字。李福又问费祎之后谁合适，诸葛亮不再回答。
诸葛亮给丞相长史杨仪等人留下遗命，自己死后葬于汉中的定军山下，借助山势做坟，墓冢大小够容纳棺材就行了，殓葬时穿平时的衣服就行，不用陪葬的器物。
蜀汉建兴十二年（234）8月，诸葛亮病逝于五丈原，终年54岁。后世传说他出生于4月14月，卒于8月28日，但史书对此没有明确记载。有史书记载，诸葛亮病逝的那一天有星赤而芒角，自东北向西南流射，落于蜀军大营。
历史不应以成败论英雄，诸葛亮不惧艰难挑战、矢志不渝的精神受到后世的肯定，他公而忘私的品质也受到高度赞扬。在人们看来，诸葛亮具备治国治军的突出才能，又有济世爱民、谦虚谨慎、廉洁奉公的品格，为后世树立了榜样。
回顾诸葛亮的一生，他的忠贞、济世、敬业、至公、廉洁、谦虚等都为帝王、将相以及普通百姓所称颂，已然成为帝王心目中理想的人臣、人臣治国理政的榜样和普通人平时学习的楷模。