王平却因有作进谏而被提拔。诸葛亮自己仍上书自贬三等，并作了自我批评，刘禅接纳，但仍命诸葛亮以右将军行丞相事。
赵云亦贬为镇军将军，但被诸葛亮大嘉赞赏他守卫之功。后来，有人曾劝诸葛亮再北伐，但诸葛亮认为要更训练士卒，令他们忘了失败之事，才可再行。
曹真和张郃在蜀军撤出后，快速将天水、南安、安定三郡平定，曹真又认为蜀军今番进攻祁山失败，斜谷道又被赵云烧毁和大水冲蚀，下次该会以陈仓作目标，便派将军郝昭、王生等与千余人屯兵陈仓 。
第二次北伐
228年冬天，曹魏将领曹休在石亭被东吴将领陆逊打败，诸葛亮听说魏军大举东进，关中兵力空虚。
于是诸葛亮写信给其兄诸葛瑾言到：“有绥阳小谷，虽山崖绝险，水纵横，难用行军，昔逻候往来要道通入。今使前军斫治此道，以向陈仓，足以攀连贼势，使不得分兵东行者也。”
于是诸葛亮出兵散关，包围陈仓。不过郝昭已筑陈仓城防备。
诸葛亮曾派郝昭同乡靳详于城外数次游说郝昭投降，但郝昭坚决拒绝了。诸葛亮便挥军进攻陈仓城。蜀军没有以大军进攻，而是先用云梯、冲车攻城，郝昭便用火箭射云梯，当云梯燃烧时，梯上的人便被烧伤，又以绳绑着石磨，掉下城墙，压毁冲车。诸葛亮便转用井阑在百尺外向城中射箭，掩护士兵用土填平护城河，想直接攀城，郝昭于是建起内墙，令井阑失效。诸葛亮又挖地道，想突袭城中，郝昭又在城内挖下横壕沟，挡下地道。
由于曹魏已经事先在陈仓做好了充足准备，加上陈仓地势险要，易守难攻，相方激战二十余日未有胜负。曹真派费耀等率军来救，魏明帝也召张郃前往迎击诸葛亮。此时蜀军粮草不继，又闻讯魏援军快到，只好再退回汉中。在退师途中，成功杀死前来追击的魏将王双。
第三次北伐
229年春天，诸葛亮遣陈式（一说陈戒）进攻武都、阴平。曹魏大将郭淮领兵来救，诸葛亮率军驻扎建威，牵制郭淮。魏军知道蜀军主力到临，便紧急撤退，蜀军顺利占领二郡。
诸葛亮安抚了当地的氐人、羌人，然后留兵据守，自己率军回汉中。因成功夺取二郡，刘禅再次恢复诸葛亮为丞相。至冬天，诸葛亮徙府营至南山下的平原，建筑汉、乐二城，加强汉中防守。
230年七月，曹魏想转守为攻，大司马曹真上表伐蜀议案，但司空陈群认为斜谷太险阻，难以进退，于是曹真率主力军改为由子午道进发；大将军司马懿率军从汉水而上，欲与曹真军会师汉中；张郃从褒斜道进兵，直指汉中。诸葛亮知道魏军来攻后，立即加强城固、赤阪等要地的防守，要求李严率二万人赶赴汉中阻击敌人，表李严子李丰为江州都督，防卫后方。
曹军的前锋夏侯霸先大军一步，进至兴势，在曲折的谷中下营。被蜀地百姓看到，指示蜀军攻击，夏侯霸在鹿角间战斗，最后援军到达，夏侯霸才得以解围。因蜀地艰险，期间遇上下了三十天的大雨，栈道断绝，曹真用了一个月，才走了一半路程。在朝中，华歆、杨阜、王肃都上疏劝魏明帝下诏撤军，至九月，三路大军受诏撤退。同年，诸葛亮派魏延、吴壹入南安，魏延攻破郭淮，吴壹攻破费瑶（通假字，同费曜），最终取得了防守反击的胜利 。
第四次北伐
再战祁山
231年春天，诸葛亮再次进行北伐，以木牛运粮，包围祁山。又招揽鲜卑人轲比能，轲比能起兵到石城响应蜀军。因曹魏大将曹真病重，曹睿改派司马懿为统帅屯于长安，领张郃、费曜、戴陵、郭淮等人抵抗。
司马懿先派费曜、戴陵与四千精兵前往上邽防守，自己则率其他兵力解救祁山。张郃则认为该分兵驻守雍、郿，但司马懿认为若分军不及合军有利，便向西推进。
诸葛亮知道后，留下王平继续领军攻打祁山，自己率主力迎战司马懿。其后诸葛亮在上邽打败了魏将郭淮、费曜，并收割了魏军的麦粮，与司马懿军在上邽之东遇上，司马懿深知蜀军劳师远袭，粮食补给困难，因而凭险坚守，拒不出战，诸葛亮便回军卤城。
司马懿进军卤城，但却登山掘营，与蜀军对峙，不与交战。张郃认为蜀军从远来攻，“孤军食少”，必然想要速战速决。所以应该以大军屯于此处，然后分为奇兵，包抄蜀军，截断其后路。但司马懿不采纳。司马懿派张郃攻南围的王平，由案中道进逼蜀军。自己则率众迎击诸葛亮。
诸葛亮派大将魏延、高翔、吴班分三路领兵作战，大败魏军。光斩获魏军低级军官的首级就有三千多人，获得战利品玄铠五千、角弩三千多。
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