抵达西城，孔明派二千五百兵马，前去城外搬运粮草，他自己则率二千五百兵马，留在西城，准备接应。
就在此时，忽报司马懿亲率十五万大军，正向西城浩荡而来，此时西城之中，只有一班文官及二千五百兵士，连一位大将也没有，众官闻报，均大惊失色，料今番必被魏军所擒了！
孔明心中亦吃了一惊，他也意料不到，司马懿不去进攻阳平关，以便直取汉中，反而回师向他的主力大军所在地寻求决战之机！如此一来，孔明立陷无将可用，无兵可守的绝境了！
孔明神功已达通玄境界，他若只身逃跑，司马懿虽有十五万大军，亦难困得住他。但孔明若只身而去，留在西城的二千五百兵士，以及一班随军文官，便必定无一幸免，成了魏军的阶下囚了！按孔明的性格，他又怎会采此大失军心的怯懦办法？他猛一咬牙，暗道：我挤了生命不要，亦必保存蜀国的这一班精英！
孔明立刻传令，将城上的旌旗全部掩藏起来，兵士则潜入城中街道屋内，不得擅出，更不许说话喧哗，违者立斩。又令打开四座城门，每一城门派二十军士，扮作普通百姓，清扫街道，就算魏军杀到，亦不得擅动。
孔明安排妥当，他自己便换上道袍，仅带二名童子，一个弦琴，登上城楼，倚栏而坐，焚香弹琴，优雅之极，绝无半分肃杀的气氛。
司马懿的前军探子，接近西城，但见城门大开，孔明竞在城楼上操琴，不由十分惊奇，慌忙向司马懿报知。
司马懿接报又惊又奇又疑，他不敢大意，下令三军暂停，他亲自驰往城边探察究竟，他抵达城外，远远望去，他但只见城门大开，门内街上有百姓清扫街道。城楼之上，孔明倚栏而坐，左右仅带一名童子，正在焚香弹琴，神态悠闲之极。
司马懿见状，半刻也不敢迟疑，立刻驰返中军，命令前军作后军，速退城外二十里。
魏军迅速退到二十里外，司马昭不解道：“父帅！或许此乃孔明无兵可用，故作此迷魂阵吧。”
司马懿却断然说道：“不然！孔明平生谨慎，凡事留有后着，岂会如此冒险？他大开城门，独自现身，乃欲诱我入城，再以重兵伏杀我军碍…”司马懿话音未落，司马昭仍不太相信。就在此时，忽听左右两声炮响，探马飞报，左面赵子龙率军杀来，右面萧侯仪疾冲而进，两股蜀军皆势不可当，已连斩四员大将了！
司马懿一听“赵子龙、萧侯仪”二将名字，知两人曾联手斩杀十员魏将，不由吓得失声道：“如何，我若入城，必中孔明之计……怏传我军令，三军火速退返街亭，坚守不出，再作打算。”
于是魏军主力，全部退回街亭。
孔明率领大军，按部就班，缓缓退回汉中，沿途竞毫无破绽，首尾相应，十分严整。
事后，司马懿率军收复西城，问当地的百姓，才知当时孔明城中只有二千五百兵力，身边大将早已派出。司马懿不禁仰天长叹道：“我知兵法有空城计，但不料竟被孔明用得如斯出神入化！他率军进如风、退如龙，进退从容，我不如啊！……但有孔明在，蜀川不可图。”
于是司马懿班师回洛阳；向魏明帝曹睿报捷去了。
司马懿在危急之际，击退孔明亲率的蜀军，收复中原失地，威震三军。
曹睿年少无知，有趁机攻蜀之意，司马懿并没正面拒绝，道：“蜀兵未尽灭，且皆屯于汉中，臣愿率军去汉中，再收蜀川，以报陛下。”
趁曹睿高兴之际，司马懿却又目视尚书孙资，孙资是司马懿的朝中心腹，他早与司马懿密商妥当，此时出班奏道：“陛下，当日太祖收张鲁时，曾对诸将道：‘南郑之地，真天狱也。入汉中之斜谷道，五百里石壁夹耸，非用武之地也。’若我军攻蜀，东吴必北攻中原。因此宜分兵据守天险，养精蓄锐，不出数年，中原日盛，吴、蜀自相残杀，我再趁机伐之，天下将一举可平定。”
曹睿问司马懿道：“孙尚书所言如何？”
司马懿立刻回道：“孙尚书所论极善，目下尚非攻蜀之时。”
曹睿便打消攻蜀之意，派兵扼守险要，享乐去了。
司马懿回返府中，其子司马昭私下问司马懿道：“父亲为甚不趁机攻入蜀川，反而力主按兵不动？”
司马懿肃然说道：“昭儿知道什么？我的处境，其实危机四伏！外有孔明虎视中原，内有曹氏家族忌恨我掌兵权。曹子丹、夏侯琳等打败仗，可以轻轻放过，我稍有错失，即有灭门之祸！因此我只可慎守而处之，决不能轻率冒险。你亦须坚记此自保之道。”
司马昭登时醒悟，他司马氏家族，早晚必与曹氏一族火并，在此危机四伏的时刻，又怎可挑起战火，自招灭门之祸？
……而自此之后，司马昭亦已醒悟，司马氏与曹氏一族，决不可和平共存，关键是有谁能在这场生死之战中胜出了！
孔明率军回返汉中，他清点损失，发觉各路兵马均损兵折将，独赵子龙和萧侯仪所统的二万兵马，不折一兵一卒。
此时，王平、马谡、魏延、高翔等街亭四将，亦已返回汉中，听候发落。
孔明先召王平进帐，责道：“你跟随我征战多年，须知防守之法，为甚不谏阻马谡，致令我北伐大计毁诸一旦呢？”
王平将当时情形详细呈报，道：“此时军中将校皆知，丞相可向他们查询。”
孔明早已明白，街亭之失，罪在马谡，并不应怪责王平。
他向王平道：“我亦知你尽副将之责，可惜未能以大将之风，化危为安，因此不得不按军法处罚。我将你禁闭军营三十日，一面好好调养身子，一面静思己过，你去吧。”
王平明白孔明的用意，其实是令他休养一番，以利再战。
他心中感佩，拜谢退出，接受禁闭处罚去了。
孔明神色一凛，喝道：“叫马谡进帐。”
不一会，马谡已自缚跪行进来。
孔明厉声道：“你知罪么？你失街亭，坏我大计，损兵折将，你说我应如何处置。”
马谡道：“我知罪了！但丞相视我如弟，望丞相照顾我子，马谡虽死亦无憾了。”
孔明微叹口气，道：“你不必求我，我亦必善待你子！我心亦痛，但军法不可废啊，否则国亦不保！来人！将他推出去斩了。”
武士推马谡出帐外辕门，马谡深知孔明军法严明，又自知罪大如天，他亦无怨言，伸颈受刑。
武士将马谡的人头呈丘孔明见状，不由放声痛哭。在他身边护卫的萧侯仪道：“马谡按律当斩，丞相为甚悲痛？”
孔明道：“我非悲马谡之死，而是痛我悔不听先主对我的告诫！先主曾论马谡此人，言过其实，不可重用。我深感痛悔，错用此人，致令我此伐大计毁诸一旦埃”萧侯仪见帐中有诸将士在，不便轻泄，便以密音暗中向孔明传话道：“诸葛大哥不必自责，或许此乃天机演行之运数作用吧！否则，为甚会在成功之际，有街亭之失？”
孔明微叹口气，亦以密音回答萧侯仪道：“我岂不知此乃天机运数？此乃我北伐功败垂成之根源也！但马谡既然已陷身于此天机运数中，与他自身本命亦有极深渊源，我不得不杀啊，否则必令军心不稳，则蜀国危矣！哎，不但马谡有罪，我亦有错用人之失，若不罪己，何能服众呢？我之所作所为，不外是勉力而行，尽力延长这天下三分之势格而已。”孔明即上奏章，向刘禅请求自贬三级，降为大将军，行丞相事，依旧统率三军。
孔明第一次北伐失败后，兵驻汉中，并没返回成都。他在汉中积极训练军队，广积粮草，建造攻城渡水的器械，准备再度北伐。
两年后，即蜀汉建兴六年的冬天时分，魏、吴之间，发生了大战争，东吴大将陆逊在石亭——即安徽桐县，大败魏将曹休，魏军主力东下增援，司马懿亦被调去东线，关中兵力空虚。
孙明判断，再度北伐的时机到了。但当时有大臣认为，两年前的北伐失败，此时不宜再动兵。
孔明为坚定朝中君臣北伐的决心，又向后主刘禅上了一个奏章，被人称“后出师表”。在奏章中，孔明将他的以攻为守的战略大计，向刘禅呈报。孔明指出，目下大势，魏强蜀弱，如不伐魏，则魏必攻蜀，根本无法保住偏安之局。只有主动进攻，令魏国迷惑，才有可能化解蜀国不利的处境。孔明在此“后出师表”最后慨然表白心迹道：“凡事如是，难可预见；臣鞠躬尽瘁，死而后己。”
明知不可为而为之，大义凛烈，光昭日月，孔明的高风亮节，为后世人树立了尽忠报国的光辉典范。
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。