五月，吴军10万三路攻魏，以配合蜀军作战 。魏明帝派秦郎率2万人援司马懿 ， 自率主力反攻吴军 。七月 ， 吴军撤走 。
诸葛亮东进的道路受阻于司马懿 ， 从渭水前进，又有郭淮阻挡，乃移军攻取散关，陇城等地，然后回师进攻司马懿 。
八月，司马懿遵照明帝“坚壁拒守，以逸待劳”的指示，与诸葛亮相持百余日 。诸葛亮数次挑战，司马懿均坚壁不出，欲待蜀军粮尽，相机反攻 。诸葛亮便派人给司马懿送来“巾帼妇人之饰”(《晋书·宣帝纪》)羞辱之，欲激司马懿出战 ， 司马懿仍不出战 。为平息部属不满情绪，故意装怒，上表请战 。明帝不许，并派骨鲠之臣辛毗杖节来做司马懿的军师，以节制他的行动 。后诸葛亮一来挑战 ， 司马懿就要带兵出击 ， 辛毗杖节立于军门 ， 司马懿便不出兵 。
辛毗到时，蜀将姜维就对诸葛亮说：“辛毗杖节而至，贼不复出矣 。”诸葛亮则说：“彼本无战心，所以固请者，以示武于其众耳 。将在军，君命有所不受 ， 苟能制吾，岂千里而请战邪”(《晋书·宣帝纪》)！诸葛亮遂分兵屯田，做长久屯驻之准备 。
司马懿的弟弟司马孚来信问前线军情，司马懿回信说：“亮志大而不见机，多谋而少决，好兵而无权，虽提卒十万 ， 已堕吾画中，破之必矣”(《晋书·宣帝纪》) 。
不久，诸葛亮遣使求战，司马懿不谈军事 ， 问使者：“诸葛公起居何如，食可几米？”使者说：“三四升 。”然后对问政事，使者说：“二十罚已上皆自省览 。”经过一番不经意的询问，司马懿对人说：“诸葛孔明其能久乎”(《晋书·宣帝纪》)！果然，诸葛亮于当月病故于五丈原军中 。
蜀将秘不发丧 ， 整军后退 。当地百姓见蜀军撤走，向司马懿报告，司马懿出兵追击 。蜀将杨仪返旗鸣鼓，做出回击的样子 ， 司马懿以为中计 ， 急忙收军退回 。第二天，司马懿到诸葛亮营垒巡视，“观其遗事 ， 获其图书、粮谷甚众”(《晋书·宣帝纪》) 。司马懿据此断定诸葛亮已死，并赞诸葛亮“天下奇才也”(《晋书·宣帝纪》) 。
辛毗认为诸葛亮死否尚不可知，司马懿说：“军家所重，军书密计、兵马粮谷，今皆弃之，岂有人捐其五藏而可以生乎？宜急追之”(《晋书·宣帝纪》) 。于是 ， 率兵急追 。关中地多蒺藜，司马懿派三千士兵脚穿软材料做成的平底木屐，在大军前行走，蒺藜都刺在木屐上 ， 然后大军马步并进 。一直追到赤岸，这才得到诸葛亮的确切死讯 。当时人有谚语说：“死诸葛走生仲达”，司马懿笑著说：“吾便料生，不便料死故也”(《晋书·宣帝纪》) 。