葛亮平定华南叛乱后，解除了后顾之忧，于是组织北伐，实现了复兴汉朝、统一中国的夙愿。
建国五年(227)春，诸葛亮决定率军北伐。在离开教师岗位之前，他写了一封悼念已故大师的信。这就是名师模式。他在表中说: 现在南方已经平定，甲胄充足，应该统率三军，北定中原，铲除汉奸杀人犯，复兴汉室，还洛阳为都城。 来表达他们统一全国的决心。
次年春，诸葛亮率军从汉中到岐山(今甘肃省西和县)，打算一举消灭陇右。由于魏国和蜀国已经很久没有发生战争了，魏国事先毫无准备。忽然蜀军到了祁山，军容严整，号令严明，都很惊恐。当时的南安(今甘肃陇西县东)、天水(今甘肃甘谷县东)、安定(今甘肃泾川县西北)等地都起兵反叛魏，投降蜀。诸葛亮还降服了魏，这震惊了关中。
魏明帝被迫在长安占了一席，急忙派张麟率军西征，迎击蜀军。诸葛亮听说魏军正在西进，就派马谡为先锋，率军镇守街亭(今甘肃省泰安县东北)，叫他坚守山川大道。然而马谡不听诸葛亮的话，把军队驻扎在山里。结果被张林打败，街亭失守，诸葛亮只好撤退。
诸葛亮为了严明纪律，依法将马谡当众斩首。街亭失守后，诸葛亮认为自己是主帅，用人不当是他的责任。于是他向已故君主刘禅检讨自己的错误，并要求他降三级以惩罚自己的错误。诸葛亮也真诚地告诉大家自己的错误，总结经验，吸取教训。
同年冬，诸葛亮回到三关(今陕西宝鸡西南)，包围陈仓(宝鸡东北)。曹伟镇坚守阵地，蜀军围困了20多天，但未能攻克。诸葛亮因军中缺粮，自动退兵。魏引兵追赶，被诸葛亮截住。
次年春天，诸葛亮第三次出兵祁山，攻占武都(今甘肃)、尹平(今甘肃文县西北)，然后返回汉中。1988年7月，魏军分兵三路攻打汉中。诸葛亮在城固和赤坂(今陕西洋县东龙亭山)之间防守。魏军遇雨，道路泥泞，行军不便，自动撤退。诸葛亮率军追到祁山，返回。
1999年2月，诸葛亮再次离开祁山。为了解决粮食供应问题，诸葛亮发明了 牛 (即独轮车)和 马 (四轮车)作为交通工具，但最终因为粮食供应不足，被迫退守汉中。
鉴于几次北伐的教训，诸葛亮在汉中实行屯田。经过三年的充分准备，建兴十二年，出祁山，大举北伐。过了顾颉(今陕西省眉县西南)，四月占领武陟(今陕西省)，定居五丈原(今陕西省眉县西)，屯田渭滨，与渭河南岸魏军相持。两军相持了一百多天，诸葛亮始终没有找到机会对抗魏军主力。由于诸葛亮日夜操劳，思虑过多，积劳成疾，于八月在五丈原病逝，享年五十四岁。
诸葛亮死后，姜维等人按照诸葛亮生前的指示，守口如瓶，发丧，组织部队撤退。魏军首领司马懿领兵追击，姜维与杨毅展开反击。司马懿怕被诸葛亮骗了，就不追了。当司马懿回到军中视察蜀军驻扎的营地时，他钦佩地对诸葛亮说: 世界上真是个天才！
蜀军从容返回汉中，怀着沉痛的心情将诸葛亮安葬在定军山。诸葛亮被贬为 钟武侯 。
来揭秘评论一下:从政治经济军事力量对比来看，曹魏比蜀汉强，诸葛亮北伐失败绝非偶然。诸葛亮虽然没有完成统一中国的大业，但他的忠义、敬业、奉献经受住了历史的考验，为后人所敬仰。后来诸葛亮被比喻为智慧的化身，成为家喻户晓的历史人物。
