郝昭大军赶赴许昌之际，洛阳形势已经极为危急。洛阳守军并未受到河北大捷鼓舞，被诸葛亮的攻心战术搅得军心涣散。曹操连续派出几路援军，均为诸葛亮设计击退。
洛阳粮草将尽，曹丕聚众商议。邓艾虽然多谋，此时也毫无良策。钟繇道：“河北已定，郝昭、张辽部兵马分赴许昌、北海等地，若是张辽大军出北海，许昌、定陶两军夹击谯城，若能逼得诸葛亮分军往救，洛阳之围可解。现在洛阳粮草将尽，军无战心，局势危急，当务之急是设法补充城中粮草。”
贾诩此时亦在洛阳，道：“若是让张辽等进攻金旋东线，其计过缓。我军粮草用尽之时，即是兵败城破之日。诸葛亮派兵截断粮道，我等为何不反截其粮？以为我用。”
邓艾闻言顿悟，连称妙计。曹丕让邓艾、曹仁、夏侯渊三将挑选精兵，寻隙劫夺对方粮草。又遣使奔赴许昌，请求曹操派兵攻击谯城、都阳，逼迫诸葛亮分军，以解洛阳之危。
洛阳赴许昌使者为魏延部下生擒，送到诸葛亮帅帐。诸葛亮温言询问，探知洛阳军劫粮之策。诸葛亮遂思得一计，升帐点将，让王平、张嶷领兵三万诈作护粮军，粮车内多盛易燃易爆之物，见曹兵赶来将粮车聚拢，点火后弃去粮车，统领部下退往一侧，若见曹军与伏兵接战，即刻从后掩杀。又让魏延、谭雄统领五万精兵，阻住劫粮曹军退路。又让李严统领一万士兵换上曹军衣甲，推出百余粮车诈为劫粮归城士兵，赚开城门。让姜维、张苞、朱恒等，统领八万精兵紧随在李严部之后，李严部得手以后，趁势杀进城去。诸葛亮与余将统领七万兵马，在洛阳赴许昌路上设伏，伏击洛阳败军。
王平、张嶷部夜间行军，故意动作延缓，让曹军细作获知。细报急忙回城报告邓艾，邓艾闻知有此良机，与曹仁、夏侯渊点起城中精兵六万出城劫粮。
邓艾大军临近，王平、张嶷让部下将粮车围拢，点火后随即向一侧撤去。邓艾等见状大喜，让士兵上前救火，士兵刚刚趋向前去，只听“轰”的一声，粮车附近顿成变成一片火海，烧伤不少曹军。
邓艾一见此状，心知大事不妙，连忙下令撤兵。此时魏延统领伏兵突然杀出，两军激烈交战。邓艾因为魏延部下兵力不多，统领部下力战。此时王平、张嶷两军从侧后方杀来，邓艾部遭受夹击，大败。
此时李严已经诈开城门，姜维等将统领大军杀入城中。王双等见入城敌军兵力众多，一面组织巷战，一面与诸将统兵聚于太守府处，卫护曹丕及众将家小，打开东门撤往许昌。
邓艾统领败军杀到城侧，尚指望城中守军出城接应，此时城门大开，邓艾正欲统领部下退入城中，不料姜维部突然从城中杀出，城上强驽突袭，邓艾没有防备，当场毙命。曹仁、夏侯渊等见大事不好，统领败兵逃往许昌方向。姜维、魏延等将统领骑兵在后紧追。
诸葛亮算定曹军兵败之后，必然会退往许昌，早在许昌要路狭窄险峻之处布好兵阵，一万强驽兵排在阵前，三万长枪兵摆成长阵随后，轻骑兵排在阵后。败军卫护曹丕赶到此处，突然前方火把齐明，前方黑压压的大军拦住去路，强驽此时开始发威，曹军顿时死伤无数。
曹丕等正要往后退去，正逢曹仁等败军又至，诸将得知邓艾已经阵亡，更加慌乱不堪。此时姜维、魏延统领骑兵在后追杀过来，强驽连绵不绝，杀伤曹兵无数。
曹军此时避无可避，诸将只好统军复住前杀来。诸葛亮此时将令旗一摆，强驽兵从两侧撤到阵后，露出长枪兵来，长枪兵行动虽然迟缓，然而阵势整齐，兵刃极长，所到之处，曹兵无力阻挡。王双等将见形势危急，统领亲兵保护曹丕，弃去马匹，步行从两侧山路逃命。
洛阳十五万守军，经过这场大战，死伤两万余众，余者因为无路可逃，纷纷请降，降者近八万。随曹丕间小路而逃得性命者，又被诸葛亮派遣文聘、苏飞两将，统领轻骑兵沿途追袭，逃至许昌者，仅有二万余众。曹将夏侯和、钟繇、吕虏在乱军中丧生。
此战杀得曹军胆战心惊，诸葛亮声名远震，曹将无人敢挡其锋。诸葛亮又得降兵八万，编入周瑜部两万、陆逊部两万，余兵皆编于部下各军。攻下洛阳，弘农、宛城两郡皆为内郡，诸葛亮让苏飞统领三万兵马驻守弘农，张嶷统领三万兵马驻守宛城，余军都驻守洛阳，洛阳兵力达到三十九万。诸葛亮在洛阳整顿军政，训练兵马，准备继续攻打曹操。
洛阳城失陷之后，许昌面临洛阳诸葛亮军、姜维军、谯城关羽军合围，曹操调配各路文武，重新布置防务。因为壶关为河北诸郡门户，临近洛阳，战略位置重要，让司马懿统领郝昭、邓忠、曹纯、司马师、司马昭等，共十五万兵马驻守壶关。因为北海与徐州、下邳两郡接壤，让张辽统领夏侯淳、程昱、于禁、潘凤、李典等，共十二万兵马驻守北海。曹仁统领夏侯渊、郭嘉、夏侯霸、王双、张合等，共十三万兵马驻守定陶。王子服、荀攸领兵五万驻守晋阳；于禁、郭奕领兵五万驻守邺城；夏侯德、陈登领兵五万驻守濮阳；张燕、刘岱领兵五万驻守陈留；杨彪、陈群领兵一万驻守北平；吴质、耿纪领兵一万驻守襄平；吴纲、曹爽领兵一万驻守代县；严政领兵一万驻守乐陵；王睿、杨修领兵一万驻守南皮；夏侯玄、孔融领兵一万驻守易京；曹洪、夏侯威领兵一万驻守官渡；夏侯恩、贾充领兵一万驻守界桥。曹操统领余将共二十万兵马驻守许昌。
诸葛亮整顿兵马完毕，让陆逊部兵马防守徐州、都阳，周瑜部大军攻打北海；关羽部兵马防守谯城，姜维部兵马防守洛阳，诸葛亮统领二十一万大军攻打壶关。司马懿以前与诸葛亮部交锋，未有胜绩，闻知诸葛亮统重兵来攻，惶恐难安，派人赶赴许昌求援。曹操此时无兵可援，让司马懿统兵坚守壶关。又让曹彰、文钦、贾诩统领十万兵马攻打洛阳，希望诸葛亮能够回军洛阳。
姜维为诸葛亮弟子，诸葛亮算定曹彰军绝非姜维部对手，因此屯兵壶关，并不遣将攻城。司马懿因为诸葛亮只围不攻，反而担心遭受暗算，日夜巡防，不敢有半点疏忽。诸葛亮潜使庞德、朱恒统领十万大军夜袭邺城，守将于禁不支，派人赶往壶关求救。司马懿闻知邺城危急，不得不救，让郝昭、曹纯、司马师统领八万兵马守城，自领邓忠、司马昭等统兵七万往救邺城，大军行到半途，正逢邺城败军，两军合兵，一起复夺邺城。
庞德、朱恒两将闻知司马懿统兵来夺邺城，并不与曹兵交战，搬运城中粮草辎重返回壶关。司马懿到达邺城，只见人去城空，心知大事不妙，连忙统领本部兵马急回壶关。
诸葛亮在司马懿分军后，随即让士兵用火药炸开城墙，率领大军杀入壶关。郝昭等将见到城池已破，统领大军退往邺城，路上又遇上朱恒、庞德两部精兵，不敢接战，绕路而行，朱恒、庞德奉诸葛亮将令，并不追赶，入城与大军会合。
诸葛亮又授张苞、周泰、韩当三将密计，让三将统领十万兵马赶往晋阳。
郝昭与司马懿合兵，闻知诸葛亮分军攻打晋阳，统领大军复来抢夺壶关。诸葛亮见曹军势大，命令部下在城北扎一座大营，将城内粮草辎重尽数迁往营中，随后统领全部兵马从北门撤离，放司马懿等进入壶关。
司马懿兵不血刃夺回壶关，反而心情忐忑，猜不透诸葛亮用意，忽听守城士兵来报，诸葛亮派遣重兵包围壶关，张苞等亦统领部下返回，大军已将壶关围得水泄不通。司马懿连忙分派众将防务，正在忙乱之时，粮草官来报，军中存粮仅能支撑两日。又有士兵来报，城中水源已被诸葛亮部投上迷药，饮水士兵都迷昏在地，百般救治不醒。司马懿心知又中了诸葛亮诡计，不由手足无措。
诸葛亮算得司马懿从壶关出援邺城，随军粮草必然不多。又让朱恒部攻下邺城，尽掠邺城粮草。郝昭城破之时，逃命要紧，那有闲暇多带粮草？如今两路曹兵合军，兵力虽然不少，粮草却是不继。诸葛亮故意放司马懿部入城，只是围困并不攻打，曹军粮草不继，又无饮用之水，自然不战而败。
郝昭命令城中士兵重新打井取水，开水尚未打出，诸葛亮统领重兵来攻，还是用火药炸开城墙，大兵长驱直入，此时守军口喝腹饥，那有心情作战？司马懿部大败，其长子司马师为张苞所杀，邓艾之子邓忠为庞德生擒，不降而死。