比赛如果出现一边倒，进再多的球也没意思，互相攻守的比赛才好看。蜀军第三次北伐取武都、阴平二郡，曹魏认为蜀汉连续北伐，会削弱其有限的国力，决定反击。曹真请魏明帝下诏伐蜀，“蜀连出侵边境，宜遂伐之，数道并入，可大克也。”这个“大克”，来自于曹真基于魏蜀实力差距判断的信心。
图-诸葛亮第三次北伐
两国的差距当然有，但曹魏同样有压力。曹魏的国力可分为几个部分，一部对付东吴，一部对付蜀汉，北边幽并要防御鲜卑等部，虽然鲜卑等部带来的压力远小于吴蜀。另外还要守住广阔的中原地区，不可能把所有的兵力都用来对付诸葛亮。蜀汉东和孙权，南抚夷越，西有青藏高原。蜀汉三边无事，可以拿出大部分国力北伐曹魏。
图-曹魏五路攻击汉中
曹魏这次攻蜀，由两大名将曹真和司马懿领衔主演。曹真率主力南下子午谷，结果淋了一个多月的秋雨，落汤鸡式的回来了。
作为守方，诸葛亮占据地利上的优势。他率军守住城固以东的赤坂（今陕西省汉中市洋县附近），也就是汉中盆地的西口。无论是曹真出子午谷还是司马懿逆汉水西上，都要经过城固。诸葛亮关上门，魏军粮草供应就成了问题，何况曹魏内部对此次北伐有不同意见。
诸葛亮真正要准备的，是第四次北伐。
前几次北伐失败，有地理上劣势的因素，也有兵器的原因。诸葛亮在得到武都、阴平二郡后的休整中，发现兵器不锋利，进攻武都时，砍断魏军鹿角就用坏了上千把斧头。原因出在兵器管理的官员不用心，以次充好，诸葛亮决定惩罚他，以正军纪。同时，诸葛亮还给骑兵配备了五百把锋利的匕首。
准备就绪后，建兴九年（公元231年）二月，诸葛亮开始了第四次北伐，路线是第一次走的祁山道。
诸葛亮让托孤大臣李严（更名为李平）代替自己坐镇汉中。李平原来驻屯江州（重庆主城区），为防备东吴偷袭。吴蜀关系此时较为牢固，诸葛亮也放心地把李平调到汉中。诸葛亮大举攻魏，粮食在劣势地理条件下的运输是个大问题，李平主要负责从后方运粮到前线。当然，相比于子午谷、傥骆道、褒斜道，祁山道算是相对好走的。孙子兵法云：“以迂为直”，走相对易走的曲线，比艰险难走的直线，能节省大量成本。这次北伐，首次出现了木牛运粮，一日能行二十里，不需要太多人工，能省下很多运粮必须消耗的粮草和人力。
图-诸葛亮第四次北伐
曹魏方面，大司马曹真已病入膏荒，由司马懿代替坐镇长安。司马懿手下四员大将：车骑将军张郃、后将军费曜、征蜀征军戴陵、雍正刺史郭淮。魏明帝对司马懿非常放心，说“西方有事，只有君可相付大事。”
此时的蜀军已经杀到祁山，围住魏将贾嗣（一作贾栩）和魏平。祁山并不好打，早在东汉时，就是陇西的交通要塞，在山上建了一座非常坚固的城池。魏明帝非常自信地说：“守住祁山，蜀贼来多少破多少。”魏军很重视祁山的防守，蜀军一时半会拿不下祁山，但这条道总比子午谷好走多了。
司马懿的大军抵达上邽，他留下费曜和戴陵和四千精锐守祁山道北出口的上邽，余下人马跟他救祁山。为什么不是司马懿守上邽，费戴等人救祁山呢？很简单，祁山道非常狭长，魏军主力堵在祁山，蜀军进退不得，粮食消耗大，诸葛亮缺了粮就只能退兵。这个大功，司马懿怎么会让给部下？张郃可能没有看透司马懿的心思，认为我军应该把主力分置在雍县、郿县（陕西省宝鸡市凤翔区、扶风县附近）两地作后镇，被司马懿拒绝。理由是“如果贾嗣和魏平挡不住蜀军，士气大盛的蜀军进攻兵力分散的我们，必败。”
不过让司马懿没想到的是，蜀军主力并没有被困在祁山脚下。诸葛亮留下一部分兵力继续和贾魏二人磨蹭，自己率主力北上出上邽，去会会司马懿。蜀军行动迅速，很快到了上邽，把魏将郭淮、费曜教训了一顿，然后，“芟刈其麦”。诸葛亮此次北伐并没有攻城，而是寻找机会歼灭魏军主力。魏军知道蜀军远道缺粮，而自己粮草充足，相持不战，消耗蜀军粮食。所以，诸葛亮把魏军赖以生存的麦子给割了，逼魏军出来打。《三国演义》则把这段演绎的如神话一般，蜀军装神弄鬼，把司马懿吓个半死，蜀军趁机割了麦子。蜀军在上邽以东与魏军相遇。诸葛亮想打，司马懿坚决不战，恃险而守。
诸葛亮得不到作战机会，就把军队拉到了卤城，在崇山峻岭之间。诸葛亮从上邽退回谷地，引诱魏军追他，因为谷地狭窄，魏军进来之后发挥不出魏军阵地战的优势。张郃看出诸葛亮的心思，说：“蜀军粮少又诱我们孤军深入，想速战速决。贾嗣和魏平知道大军前来，会坚定决心抗蜀。我军应派奇兵抄蜀军后路。这样马屁精似的跟在诸葛亮屁股后头东跑西窜，别人怎么看咱们？”司马懿当然不会听张郃的，继续追击。
司马懿有自己的小心思，不追上去，没法向朝廷交代。追上去和蜀军大战，万一败了，更没法交代。他就在赌蜀军运粮不济，诸葛亮主动退兵。但这些不能对张郃明说，部下请战也被司马懿拒绝，遭到嘲讽“公畏蜀如虎”。司马懿的老脸挂不住，派张郃攻祁山南屯的蜀军，自己追击蜀军主力。结果是一场惨败，蜀军魏延、吴班等人教会张郃如何做人，败退。“获甲首三千级，玄铠五千领，角弩三千一百张。”这对蜀军来说是个不小的胜利。
诸葛亮知道司马懿在赌蜀军粮草不济，但他有李平从后方运粮，可以和司马懿打持久战。没想到问题偏偏就出在李平身上，因连天大雨，运粮困难，李平把诸葛亮往死里坑。李平派人告诉诸葛亮：皇帝说后方粮食运不上去，请相父速速撤兵。事实上根本没这么回事，诸葛亮被李平耍了，第四次北伐也在一地鸡毛中结束了。
这次北伐，诸葛亮在战略上获利不大。但在退军时，于木门道射杀了曹魏一线名将张郃。
前三次北伐，诸葛亮重在攻城，整体收效不大。第四次北伐，诸葛亮开始寻求歼灭魏军主力。魏国兵力再多也有限，一旦关西魏军主力被蜀军歼灭，加上东线孙权的配合，蜀汉就能慢慢吃掉曹魏的雍州。只是司马懿老奸巨猾，坚决不给诸葛亮这个机会。
