后主刘禅下诏，孔明六出祁山伐魏。此时，关兴病死，孔明悲恸不已。
魏主令司马懿挂帅防备蜀军。司马懿领兵在渭水南岸扎寨，又在渭水上搭起九座浮桥，大寨后筑起了一座土城，准备长期坚守。
孔明调兵假装进攻北原，目的是要烧断浮桥。不料这计谋被司马懿识破，蜀兵大败，死伤万余人马。
诸葛亮收拾残兵，心中非常烦闷。这时费从成都来，孔明请他去东吴送信，请孙权出兵伐魏。孙权早有伐魏的想法，马上起兵三十万，分三路去攻魏国。
司马懿派郑文假降孔明，孔明将计就计，让郑文写信教司马懿前来劫营。秦朗来劫营被蜀军杀死，魏军大败，不再轻易出战。孔明令人在上方谷用木牛流马转运粮食。
司马懿抢了几匹木牛流马回去仿造，用来搬运粮食。孔明令蜀军扮成神怪将魏军吓退，抢了魏国无数的粮草。
司马懿亲自领兵来劫粮草，却中了埋伏，差点被廖化杀了。这时魏主派人通知司马懿，东吴兵马已分成三路准备攻打中原，命司马懿坚守不要出战。
魏主曹睿亲自领大军抗击吴军。兵到巢湖口，满宠乘吴军松懈，连夜去劫吴军水寨，吴军大败。
陆逊建议将包围新城的兵将调出，派去截断魏军归路。不料信被巡逻的魏军搜去了，陆逊只好另想对策。
天气炎热，吴国兵马染病者众多，孙权要陆逊撤兵。陆逊于是缓缓将兵马撤回江东。
孔明令高翔在上方谷运粮。司马懿领兵去偷袭上方谷，被孔明困于谷内用火围攻。危急之间，突然天降大雨，司马氏父子三人才得以辛免一死。
孔明见未烧死司马氏父子，便引兵驻扎五丈原。孔明遣人将妇人的头饰和丧衣送给司马懿，取笑他身为大将，却如女人般胆小，只顾死守而不出战。
司马懿看罢，心中大怒，但却不动声色，并重赏来人。他又问起孔明的饮食情况，来人回答说丞相每天都要忙到深夜，却吃得很少。
司马懿便料定孔明必定活不长了。
费从成都赶来，说东吴已退兵回去，蜀、吴联合伐魏的计划落空。孔明长叹一声后昏倒了。姜维劝他祈祷延寿，孔明在帐内设七盏大灯，四十九盏小灯，另设主命灯一盏，说七日内主灯不灭，他便可再多活十二年。
孔明在帐中祈祷北斗延寿。到了第六日，孔明见主灯依然明亮，心中甚喜。此时夏侯霸引一千人马来探蜀军虚实，魏延闯入帐内来报军情，竟不慎将主灯扑灭了。孔明弃剑叹息，深知自已天命已至。
孔明将自已著的二十四篇兵书和“连珠弩”的图样和用法传给了姜维，又嘱咐他以后用兵要特别留意阴平这个地方。又唤马岱授以密计，并把兵符印绶都交给了杨仪，说他死后，魏延必反，又交给杨仪一个锦囊，让他在魏延造反时打开。
孔明强支病体，出营巡视，一阵阵秋风吹来，浑身发冷。
孔明回帐后写了一份遗表给刘禅，劝他约己爱民，亲近贤良。这时李福问谁可继位丞相，孔明说蒋琬，又问蒋琬之后何人继之，孔明说费，李福再问时，孔明已闭上眼睛死了，享年五十四岁。
杨仪按孔明生前安排，暂不发丧，让魏延领兵掩护，慢慢向汉中退去。
司马懿察觉到孔明已死，但又不敢追去，怕中埋伏，只派夏侯霸去五丈原打探消息。
魏延不服杨仪指挥，要马岱帮他去杀了杨仪，马岱假意允诺。
夏侯霸回报司马懿说蜀兵已经撤走了。司马懿领兵追赶到一山脚下，却看到孔明坐车从山谷中转出。姜维大叫说∶“你中了我丞相的计了！”
司马懿吓得魂都没有了，回马一口气逃了五十余里才停住，后来知道车上的孔明是一木头人，司马懿叹息说∶“我能知道孔明的生，却无法知道他的死！”
杨仪、姜维领兵转入栈阁道口，才扬起白旗，换了丧服正式发丧。蜀兵都失声痛哭。
刘禅得知孔明死了，失声痛哭。太后和百官也放声大哭。费上奏刘禅魏延造反。蒋琬要刘禅放心，说孔明肯定会有安排。
魏延领兵来取南郑。杨仪打开孔明的锦囊看了看，出阵对魏延说∶“你若敢连喊三声谁敢杀我，我便将汉中城池给你。”魏延才喊了一声，便被孔明安排的马岱杀了。
孔明的灵柩运到成都，刘禅与百官全部挂孝，出城二十里迎接。
刘禅选了个吉日，亲自扶着诸葛亮的灵柩到汉中定军山安葬。
东吴见孔明死了，便在边境增兵。刘禅派人去见孙权，欲重修旧好。孙权折箭发誓，不攻蜀国。