公元234年，诸葛亮作好充分准备，发动十万大军进行最后一次北伐。他派使者到东吴，约孙权同时发起攻势，南北策应，使魏国两面受敌。
诸葛亮大军出了斜谷口，到了渭水南岸的五丈原。为了作长期打算，他派一部分兵士构筑营垒，准备作战；另派一部分兵士在五丈原屯田，跟当地老百姓夹杂在一起耕种。蜀军纪律严明，百姓和兵士相处得很好。
魏明帝派司马懿率领魏军渡过渭水，也筑起营垒防守，和蜀军对峙着。
孙权接到诸葛亮的信，马上三路出兵进攻魏国。魏明帝也厉害，他一面亲自率领大军到南面抵挡东吴的进攻；一面通知司马懿在五丈原坚持，只守不战。
诸葛亮等待东吴方面的消息，但是结果使他很失望：孙权的进攻失败了。他想跟魏军决战，但是司马懿始终稳守营垒，诸葛亮几次三番向他挑战没有用。双方在那里相持了一百多天。
要使魏军出来打，只有想法子激怒司马懿。诸葛亮利用当时轻视妇女的风俗，派人给司马懿送去一套妇女的服饰。意思就是司马懿这样胆小怕战，还是回去做个“闺房小姐”吧。
魏军将士看到主将受到嘲弄，气恼得嚷着要跟蜀军拼。司马懿知道这是诸葛亮的激将法，并不发火。他安慰将士说：“好，我向皇上上个奏章，请求准许我们跟蜀军决战一场。”
过了几天，魏明帝派了一个大臣赶到魏营，传达命令，不许出战。
蜀军将士听到消息，感到失望。只有诸葛亮懂得司马懿的用意，说：“司马懿上奏章请求打仗，这是做给将士们看的。要不然，大将率领军队在外，哪有千里迢迢去请战的道理。”
诸葛亮料到司马懿的心理，司马懿也在探听诸葛亮的情况。有一次，诸葛亮派使者到魏营去挑战，司马懿挺有礼貌地接待使者，跟使者聊天，说：“你们丞相公事一定很忙吧。近来身体可好？胃口怎么样？”
使者觉得司马懿问的都是些客套话，也就老实回答说：“丞相的确很忙，军营里大小事情都要亲自抓。他起得早，睡得很晚。只是近来胃口不好，吃得很少。”
使者走了以后，司马懿就跟左右将士说：“你们看，诸葛孔明吃得少，事务又那么繁重，能支撑得长久吗？”
不出司马懿所料，诸葛亮由于过度辛劳，终于在军营里病倒了。
后主刘禅得到诸葛亮生病的消息，赶快派大臣李福到五丈原来慰问。李福跟诸葛亮谈了一些军国大事，就走了。
过了几天，李福返了回来。他看到诸葛亮病势转重，哭了起来。诸葛亮睁开眼睛，对李福说：“我懂得您回来想问些什么。您所要问的人，我看就是蒋琬吧。”
李福说：“丞相说的是。皇上正要我问丞相万一身子不好，由谁来继任您的工作。那么请问蒋琬之后，谁可以继任呢？”
诸葛亮说：“可以由费祎（音yī）接替。”
李福还想再问下去，诸葛亮闭上眼睛不回答了。没几天，这个年纪才五十四岁的丞相终于在军营里去世。
按照诸葛亮生前的嘱咐，蜀军将领没有把他去世的消息透露出去。他们把尸体裹着放在车里，布置各路人马有秩序地撤退。
魏营的探子听到诸葛亮病死的风声，报告司马懿。司马懿立刻带领魏军追赶上去，刚过
五丈原，忽然蜀军的旗帜转了方向，一阵战鼓响，兵士们转身掩杀过来。
司马懿大吃一惊，赶快拨转马头，下命令撤退。
蜀军将领等魏军离得远了，不慌不忙地把全部人马安全撤出五丈原。
这件事传到老百姓耳朵里，百姓编个歌谣嘲笑司马懿，说：“死诸葛吓走了活仲达（仲达是司马懿的字）！”
司马懿听了也不生气，说：“我只能料到活的诸葛，怎么能料到死的呢！”后来，他又亲自跑到蜀军原来扎营的地方，观察了诸葛亮布置的阵势，赞叹说：“诸葛孔明真是天下奇才啊！”
五丈原位于岐山县南20公里处，高20余米，面积约12平方公里，是三国时诸葛亮最后一个战场。
五丈原南依棋盘山，北临渭河，东西两面为河流冲的深沟，形势险要。公元234年，诸葛亮率兵由汉中出发，取道褒斜道，穿过秦岭，进驻五丈原。初来乍到，粮草不济，先屯田练兵，待机伐魏。魏将司马懿深知诸葛亮神机妙算，在渭河北岸固守，不敢贸然出兵。双方在五丈原相持百天不战，诸葛亮不得不引诱魏兵入葫芦沟作战，并放火烧断谷口，欲大败魏将司马懿未料一场大雨，魏军死里逃生。诸葛亮不禁仰天长叹： “谋事在人，成事在天。”
同年秋天，诸葛亮病死军中，蜀军败退。当司马懿进兵诸葛亮指挥作战的地方时，看到蜀军阵地之险要，惊叹道：“天下奇才也。”后人为了纪念这位一代英才，在这里修建了寺庙。 唐代诗人温庭筠过五丈原时，怀古寄情道：铁马云雕共绝尘，柳营高压汉宫春。 天清杀气屯关右，夜半妖星照渭滨。 下国卧龙空寐主，中原得鹿不由人。 象床宝帐无言语，从此谯周是老臣。
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