总观孙吴对曹魏的这些进攻，都是在诸葛亮北出关陇的前后。由于东、西两条战线没有统一的指挥，从而影响了配合的效果，但孙吴配合诸葛亮北进的意图是明显的。
与此同时，诸葛亮也经常把北伐的情况向孙吴通报。第一次北伐失败后，诸葛亮曾给其兄诸葛瑾写信说：
前赵子龙退军，烧坏赤崖以北阁道，缘谷一百余里，其阁梁一头入山腹，其一头立柱于水中。今水大而急，不得安柱，此其穷极不可强也。
不久，又写第二封信给诸葛瑾，说：
顷大水暴出，赤崖以南桥阁悉坏，时赵子龙与邓伯苗（邓芝），一戍赤崖屯田，一戍赤崖口，但得缘崖，与伯苗相联而已。
在诸葛亮准备进攻陈仓前，又写信给诸葛瑾说：
有绥阳小谷，虽山崖绝重，溪水纵横，难用行军者，逻候往来要道通人。今使前军斫治此道，以向陈仓，足以扳连贼势，使不得分兵东行者也。
建兴十二年，诸葛亮最后一次北伐，兵驻五丈原，还给孙吴西陵都督写信说：
仆前军在五丈原，原在武功西十余里……马冢在武功东十余里，有高势，攻之不便，是以留耳。
这一封封信，表明了诸葛亮对盟友的信任，对联盟的真诚，也说明了诸葛亮的北伐是在东方盟友的配合下进行的。
诸葛亮的诚意，赢得了孙吴的信任和配合；诸葛亮的不断北伐，显示了进攻曹魏的力度。
然而，他还必须占据陇右和关中，因为只有这样，才能使蜀汉的国力大大增强，才能实现与孙吴合击中原的钳形态势。
五
建兴九年（231）春，沉寂了整整三年的汉中至祁山的小路又热闹起来。
呼呼拉拉的战旗声，嘀嘀哒哒的马蹄声，叮叮哨哨的兵甲碰击声，吱吱呀呀的木牛移动声，吵醒了梦中的大山、沉睡的河流，似乎在告诉它们：我们又来了！
这是诸葛亮组织的第四次北伐。
路，还是第一次北伐所走之路。
目标，还是第一次北伐所指向的目标。
然而，这次北伐与第一次还是有很大的不同。
经过三年的战争实践，诸葛亮已经总结了不少对敌斗争的经验，这次北伐，他就改变了往日围城攻坚的战术。
这次北伐，诸葛亮还动用了木牛，这是他新研制发明的运粮工具。使用木牛，可以节省运粮的人力，意味着可以在与魏军战斗中投入更多的兵力。
敌人方面也有了变化。与诸葛亮对抗了三年的曹魏大司马曹真，体力不支，重病在卧。曹真是一位久经战阵，经验丰富的指挥将领，曹魏智囊人物桓范曾称赞说：“曹子丹（曹真字）佳人。”可见他并非无能将领。曹真的重病不起，对诸葛亮北伐倒不是一件坏事，如果曹魏政权派来接替曹真的是个平庸之辈，对诸葛亮的取胜倒多了一分把握。
但是魏明帝也不傻，他任命接替曹真位置的是比曹真更厉害的司马懿。司马懿军事上运筹帷幄，机谋应变的才干，有两件事可以说明。
一件事是前面所说的攻杀新城太守孟达之事。孟达按照常规预料，司马懿发觉其造反后，要一个月内才可赶到。但司马懿却不循常规，仅用八天便赶到新城，杀孟达一个措手不及。
还有一件事是他征伐辽东割据者公孙渊。公孙渊祖孙三代割据辽东，到公孙渊这一辈，又和孙吴勾结，严重威胁着曹魏北部的安全。所以，魏明帝于景初二年（238）春正月，诏令司马懿率众讨辽东。临行前，魏明帝问司马懿：
“你认为公孙渊对于大军征讨将采取何种对策？”
司马懿说：“不外乎上、中、下三策。”
魏明帝问：“哪三策呢？”
司马懿答：“上策是弃城北走，中策是据辽水御我大军，下策是守襄平（今辽宁辽阳）坐以待擒。”
“那你再估计一下，公孙渊于此三策会取哪种呢？”
司马懿分析说：“只有明智之人才能在知己知彼的基础上，预先有所舍弃，公孙渊不是这种人。他一定认为我军远征辽东，不能持久，必先据辽水，固守襄平。”
魏明帝听了司马懿的分析，觉得他知己知彼，分析精到，一定会得胜而归，便说：“愿卿早日凯旋，朕当设宴为你洗尘。”
司马懿十分有把握地说：“我往辽东需要百日，攻克辽东需要百日，返回需要百日，中间休养士卒需用六十日，请陛下一年之后准备好宴席，我将准时赴宴。”
果然不出司马懿所料，当曹魏大军到辽东之后，公孙渊遣其将军卑衍、杨祚等率步骑数万屯于辽河畔，在军营外围挖出二十多里长的堑壕。见曹兵到，卑衍立即迎战。司马懿派将军胡遵将卑衍击退，然后采用釜底抽薪的战术，突破敌人的堑壕，先挥军向东南挺进。绕过敌人的防线后，突然转弯指向东北，直扑公孙渊老巢襄平。卑衍等将领担心襄平失守，连夜缩回襄平，与公孙渊合势固守。经过近两个月的围城攻坚，司马懿便攻破襄平，杀死公孙渊，平定了辽东。
这两件事表明：司马懿料敌如神，用兵如神。
诸葛亮这次北伐，遇到了更强硬的对手。
司马懿到达祁山之前，诸葛亮已经率大军将祁山守军围困起来，同时，派将领王平另守南围。司马懿一到长安，即令大将费曜、戴陵率精兵四千守护上邦，其余人马全部随他西救祁山。大将张邰建议不要全部出动，最好分出一部分兵力驻守雍县（今陕西凤翔南）、郿县，以掩护大军侧后方。
对于张邰的建议，司马懿甚不以为然。他认为诸葛亮善于用兵，不可轻视，稍有不慎就会造成无法弥补的大错。他给张邰讲了汉初淮南王黥布攻破楚三军的故事：那是汉高祖十一年（前196）的事，韩信、彭越相继被刘邦诛杀后，黥布据地造反。他发兵进攻汉朝的荆楚之地，楚军为御黥布，将兵力一分为三，打算互相配合、救援。有人劝楚将说：“黥布善于用兵，民素畏之。如今我们将兵力分散为三处，黥布如果打败我一处，那两处就会散走，怎能相救？”楚将不听。后黥布击破楚一军，其余两军果然散走。讲完这个故事，司马懿对张邰说：“我们想一想分兵之后，前军能否对付得了蜀军？如果能，则将军之计可行；如果不能而将军队分为前后，这就会走楚之三军为黥布所破的老路。”
张邰对司马懿的用兵之道是佩服的，便不再坚持自己的意见。
司马懿率领大军奔祁山杀来。
然而，一向足智多谋的司马懿这次却失算了。
诸葛亮围攻祁山，不是要攻坚，而是要把司马懿主力调出来，将其歼灭。这次诸葛亮采用的是先野战，后攻城，先歼灭敌人有生力量，后夺取敌人地盘的战略。司马懿大军出来，正合诸葛亮的愿望。他留一部分兵力围攻祁山，亲率大军至上邦迎战。魏将郭淮、费曜等率军进击诸葛亮，被诸葛亮打败。上邦城外，成片的小麦长势甚好，诸葛亮一面乘胜大收小麦以充军粮，一面继续进军，在上邽之东与司马懿主力相遇。
司马懿见到蜀军主力，方知诸葛亮来者不善。他忽然感到，诸葛亮围攻祁山是虚，寻找自己决战是实。否则，他为什么不攻打祁山，而东进上邦，迎着自己而来呢？经验丰富的司马懿果然难以对付，当他发现自己上了诸葛亮的当时，立即改变了战略。他没有与诸葛亮军决战，而是敛兵结寨，依险固守。
诸葛亮求战不得，便引兵撤退。他企图用这种办法调动司马懿，在运动中寻机将其歼灭。不料司马懿并不上当，蜀军退，他就进，蜀军停，他也停，只是远远地尾随蜀军，并不与之交战。
司马懿用这种不离不战的僵持战术自有他的道理。他认为蜀军远道而来，远离后方，粮食运输困难，利在速战，经不起长时间的消耗。只要这样与蜀军僵持，时间一长，蜀军便会不战自垮。
众将对司马懿的举动很不理解。张邰也感到奇怪，他不明一向用兵诡谲的司马懿为什么忽然一下子谨慎起来了。他不否认司马懿的战术是正确的，敌人利在速战，我军利在相持，避害求利，扬长避短是兵法原则。但不循常规的出奇，往往却能制胜，主帅怎么忘了呢？于是，他向司马懿建议说：“敌人远来击我，求战不得，知道了我利在不战，欲以长计的战略意图。敌人以为我不敢战，必定懈怠。在这种情况下，我们出击便可取胜。况且，祁山方面知道我大军已迫近，坚守之心自固。我们应当分出奇兵，作出包抄其后的样子，让敌人首尾不能相顾。不应该前进而不敢近逼，以使民心失望。”
司马懿何尝不明白出奇制胜的道理！只是他觉得“出奇”要看对象。对孟达他敢出奇，但对诸葛亮他不敢轻举妄动。他知道，出奇违反常规，违反常规必有不周之处，有不周之处便有懈可击。只不过由于对手拙劣，往往看不出漏洞，所以能够制胜，但对诸葛亮这样精明的人，轻易出奇会弄巧成拙。所以他没有听从张邰的意见，还是远远地跟着诸葛亮，当到一定距离时，又登山掘营，不肯与战。
魏军将领都感到很窝囊，贾栩、魏平等人多次请战，不被司马懿批准。他们在私下议论说：“司马公畏蜀如虎，天下人将会怎么看他呢？”这话传到司马懿耳朵里，他心里感到很不是滋味。他统兵打仗以来，还从未听到过这样刺耳的评论，他感到在众人面前丢了面子。时至五月，诸将的请战呼声越来越高，司马懿觉得众意难违，便决心与诸葛亮打一仗。他命令张邰率一支人马攻打蜀军南围（蜀军攻祁山之南屯）将领王平，自己率主力进攻诸葛亮。
张邰与王平是老对手，建兴六年（228）的街亭之役，二人就有过较量。那次战役，王平不是主将，整个战役结果，张邰是胜者。但由于王平的军事才干，蜀军败中有胜。今天，南围之战，王平已作为蜀军主将，他对魏军的进攻，早已是严阵以待。张邰久攻不下，忽然又接到司马懿兵败的消息。原来，司马懿与诸葛亮交战以后，诸葛亮派魏延、高翔、吴班等将猛攻魏军，取得大胜，“获甲首三千级，玄铠五千领，角弩三千一百张”。张邰知司马懿兵败，急忙退军，与司马懿合军一处，还保旧营，不敢再出战。
转眼间到了六月，诸葛亮率领的蜀军已经同魏军相持了三四个月了。蜀军的粮食吃完了。但诸葛亮知道，魏军司马懿的粮食也不会很多了。当然，他的后方补给要比蜀军方便得多，但这时只要派一支兵马绕到敌人后方，切断其补给线，魏军立即就会陷入一片恐慌之中。然而要作到这一点，自己的军粮必须充裕，否则，以无粮之兵去劫敌人后方，无疑是以肉畀虎。
诸葛亮现在真是急需粮食，他现在有三个计划：一个是切断司马懿后道；一个是就这样与魏军相持下去；一个是退还黄土（今甘肃甘谷东南）。总的看来，首计为上，次计为中，末计为下。但无论实行哪个计划，获得充足的粮食都是必不可少的，否则，就只有退回汉中了。
诸葛亮给在后方负责运粮的李严写信，告诉他自己的计划，意思是让他尽快把军粮运上来。但信已送出很长时间，既不见军粮上来，也不见李严回音，诸葛亮不禁心焦起来。
李严不是没有看到诸葛亮给他信，也明白诸葛亮现在急需粮食。但是他也遇到了难处。
六月季夏，大雨不断，山洪暴发，河水猛涨，给漕运增加了不少困难，更使崎岖的山路无法行走。在这种情况下，李严显然无法如期把粮食运到前线。
望着屋外的白茫茫雨水，李严开始怨天尤人。他怨恨这鬼天气，耽误了他运粮，让他负起军粮不继的责任。自从他投奔蜀汉以来，所做的都是立功露脸的事：与诸葛亮一起制定《蜀科》，平定马素、高胜叛乱，击退高定叛军，与诸葛亮并受遗诏辅佐后主。自从诸葛亮北伐以后，李严就觉得自己似乎不像以前那样重要了，先是从永安被调到江州，接着建立巴州做巴州刺史的要求又遭拒绝，不久又被调往汉中负责运粮工作。运粮算什么重要差事？运不到要承担军粮不继的责任，运到了让人家吃饱肚子在前方立功露脸。李严觉得受了莫大的委屈，他开始怨恨诸葛亮给了他这个倒霉的差事。
李严也不简单，他脑筋一转，想出一个既可开脱自己，又可加罪他人的主意。他假称接到了后主刘禅的旨意，要诸葛亮从陇右祁山退兵，并派参军马忠、督军成藩前去“传旨”。接着，又上表后主，称诸葛亮退军是一种战术，是为了将魏军引诱出来好与之战。
诸葛亮接到要他退兵的旨意，又见粮草已尽，后运不继，不退兵也不行了，便挥军向汉中撤退。
听到诸葛亮退军的消息，司马懿忽然胆大起来。也许是为了向众人表明他不是畏蜀如虎，也许是为了出出多日被逼不敢出战这口恶气，他竟然下令，让张合率军追击。张邰劝道：“军法，围城必开出路，归军勿追。”但司马懿仍固执己见。张邰无法，只得遵命追击。诸葛亮见魏军追来，便在木门（今甘肃天水西南）这个地方乘高布伏，张邰一到，埋伏的士兵弓弩乱发，张邰中箭身亡。魏军不敢再追，蜀军安然退回。
见到撤退回来的诸葛亮，李严做出一副吃惊的样子。当他听到诸葛亮是因粮食用尽，后运不继而退兵时，还说：“军粮很丰饶，怎么就退兵了呢？”并装模作样下令追查，并想把督运粮食的将领岑述治罪。李严的安排不可谓不周：对上称退兵是为了诱敌深入，可免去后主对退兵行为的追查；对诸葛亮称军粮丰饶，从而免去自己军粮不办之责；欲杀督粮官岑述，以防万一运粮误期泄露，也与自己无关。
只要诸葛亮不追究，一切都可以蒙得严严实实。
但是，诸葛亮并不是李严那种人，他对李严这种欺上瞒下、弄虚作假、嫁祸于人的行为深恶痛绝。本来，霖雨不止，道路难行，如果李严尽了最大努力仍未能完成任务，诸葛亮或许能够给予谅解，但李严不是这样。诸葛亮对李严的行为决不会宽容，在弄清事实真相后，将他罢官流放。
诸葛亮虽率军退入汉中，曹魏政权中一些人心中总感到惴惴不安。他们预料，诸葛亮还会再来。大将军军师杜袭、督军薛悌说得更加具体，他们说明年麦熟时节，诸葛亮必再寇陇右，那里的军粮在与诸葛亮相持时已经不多了，应趁着冬天赶快预备。
司马懿则不以为然，他认为：诸葛亮两出祁山，一攻陈仓，都未能得逞，其中最重要的原因就是军粮不足。这次他退回汉中，必定聚积粮谷，庄稼没有成熟不可能行动。即使诸葛亮再次出兵，也不会攻城，而是寻求野战，必攻陇东，不会攻陇西。
根据司马懿这个判断，魏国制定了自己的备战方针，迁徙冀州农民向上邦，耕种那里的农田；兴建京兆（治今陕西西安西北）、天水、南安三郡的冶铁场所，发展关陇的冶铸业；在关中修建成国渠，建临晋陂塘，灌溉农田千顷。
司马懿真猜着了。一年过去了，陇右相安无事。又一年过去了，蜀汉方面仍无动静。
然而，诸葛亮并没有闲着。自从第四次北伐退兵后，他在汉中黄沙（今陕西勉县东）休整军队，训练士兵，倡导农耕，屯粮备战。
为了适应北伐与魏兵陆地作战的特点，他刻苦钻研战阵之事；
为了在陆战中有效地杀伤敌人，他研制改进了作战兵器；
为了更好地解决粮食运输问题，他在木牛的基础上又研制了流马；
为了缩短战时运输，他在建兴十一年（233），在斜谷口修建粮仓，把大批粮食运往那里屯储。
除了积极准备北伐外，诸葛亮还要为蜀汉的军国大事操劳费祎。
在准备第五次北伐的三年中，诸葛亮没有一刻清闲。他所付出的辛苦，不亚于刀兵相见的战场。
建兴十二年（234）二月，经过三年的准备以后，诸葛亮再次兴兵北伐。
此次北伐，规模比以往任何一次都大。