後主劉禪下詔，孔明六出祁山伐魏。此時，關興病死，孔明悲慟不已。
魏主令司馬懿掛帥防備蜀軍。司馬懿領兵在渭水南岸紮寨，又在渭水上搭起九座浮橋，大寨後築起了一座土城，準備長期堅守。
孔明調兵假裝進攻北原，目的是要燒斷浮橋。不料這計謀被司馬懿識破，蜀兵大敗，死傷萬餘人馬。
諸葛亮收拾殘兵，心中非常煩悶。這時費從成都來，孔明請他去東吳送信，請孫權出兵伐魏。孫權早有伐魏的想法，馬上起兵三十萬，分三路去攻魏國。
司馬懿派鄭文假降孔明，孔明將計就計，讓鄭文寫信教司馬懿前來劫營。秦朗來劫營被蜀軍殺死，魏軍大敗，不再輕易出戰。孔明令人在上方谷用木牛流馬轉運糧食。
司馬懿搶了幾匹木牛流馬回去仿造，用來搬運糧食。孔明令蜀軍扮成神怪將魏軍嚇退，搶了魏國無數的糧草。
司馬懿親自領兵來劫糧草，卻中了埋伏，差點被廖化殺了。這時魏主派人通知司馬懿，東吳兵馬已分成三路準備攻打中原，命司馬懿堅守不要出戰。
魏主曹睿親自領大軍抗擊吳軍。兵到巢湖口，滿寵乘吳軍鬆懈，連夜去劫吳軍水寨，吳軍大敗。
陸遜建議將包圍新城的兵將調出，派去截斷魏軍歸路。不料信被巡邏的魏軍搜去了，陸遜只好另想對策。
天氣炎熱，吳國兵馬染病者眾多，孫權要陸遜撤兵。陸遜於是緩緩將兵馬撤回江東。
孔明令高翔在上方谷運糧。司馬懿領兵去偷襲上方谷，被孔明困於谷內用火圍攻。危急之間，突然天降大雨，司馬氏父子三人才得以辛免一死。
孔明見未燒死司馬氏父子，便引兵駐紮五丈原。孔明遣人將婦人的頭飾和喪衣送給司馬懿，取笑他身為大將，卻如女人般膽小，只顧死守而不出戰。
司馬懿看罷，心中大怒，但卻不動聲色，並重賞來人。他又問起孔明的飲食情況，來人回答說丞相每天都要忙到深夜，卻吃得很少。
司馬懿便料定孔明必定活不長了。
費從成都趕來，說東吳已退兵回去，蜀、吳聯合伐魏的計劃落空。孔明長歎一聲後昏倒了。姜維勸他祈禱延壽，孔明在帳內設七盞大燈，四十九盞小燈，另設主命燈一盞，說七日內主燈不滅，他便可再多活十二年。
孔明在帳中祈禱北斗延壽。到了第六日，孔明見主燈依然明亮，心中甚喜。此時夏侯霸引一千人馬來探蜀軍虛實，魏延闖入帳內來報軍情，竟不慎將主燈撲滅了。孔明棄劍歎息，深知自已天命已至。
孔明將自已著的二十四篇兵書和「連珠弩」的圖樣和用法傳給了姜維，又囑咐他以後用兵要特別留意陰平這個地方。又喚馬岱授以密計，並把兵符印綬都交給了楊儀，說他死後，魏延必反，又交給楊儀一個錦囊，讓他在魏延造反時打開。
孔明強支病體，出營巡視，一陣陣秋風吹來，渾身發冷。
孔明回帳後寫了一份遺表給劉禪，勸他約己愛民，親近賢良。這時李福問誰可繼位丞相，孔明說蔣琬，又問蔣琬之後何人繼之，孔明說費，李福再問時，孔明已閉上眼睛死了，享年五十四歲。
楊儀按孔明生前安排，暫不發喪，讓魏延領兵掩護，慢慢向漢中退去。
司馬懿察覺到孔明已死，但又不敢追去，怕中埋伏，只派夏侯霸去五丈原打探消息。
魏延不服楊儀指揮，要馬岱幫他去殺了楊儀，馬岱假意允諾。
夏侯霸回報司馬懿說蜀兵已經撤走了。司馬懿領兵追趕到一山腳下，卻看到孔明坐車從山谷中轉出。姜維大叫說︰「你中了我丞相的計了！」
司馬懿嚇得魂都沒有了，回馬一口氣逃了五十餘里才停住，後來知道車上的孔明是一木頭人，司馬懿歎息說︰「我能知道孔明的生，卻無法知道他的死！」
楊儀、姜維領兵轉入棧閣道口，才揚起白旗，換了喪服正式發喪。蜀兵都失聲痛哭。
劉禪得知孔明死了，失聲痛哭。太后和百官也放聲大哭。費上奏劉禪魏延造反。蔣琬要劉禪放心，說孔明肯定會有安排。
魏延領兵來取南鄭。楊儀打開孔明的錦囊看了看，出陣對魏延說︰「你若敢連喊三聲誰敢殺我，我便將漢中城池給你。」魏延才喊了一聲，便被孔明安排的馬岱殺了。
孔明的靈柩運到成都，劉禪與百官全部掛孝，出城二十里迎接。
劉禪選了個吉日，親自扶著諸葛亮的靈柩到漢中定軍山安葬。
東吳見孔明死了，便在邊境增兵。劉禪派人去見孫權，欲重修舊好。孫權折箭發誓，不攻蜀國。