先帝創業未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此誠危急存亡之秋也。諸葛亮在《出師表》中說道:希望陛下能夠把討伐曹魏，興復漢室的任務託付給我，如果沒有成功，就懲治我的罪過，(從而)用來告慰先帝的在天之靈。如果沒有振興聖德的建議，就責罰郭攸之、費禕、董允等人的怠慢，來揭示他們的過失;陛下也應自行謀劃，徵求、詢問治國的好道理，採納正確的言論，深切追念先帝臨終留下的教誨。我感激不盡。
今天(我)將要告別陛下遠行了，面對這份奏表禁不住熱淚縱橫，也不知說了些什麼。爲中興劉氏、再造炎漢，諸葛亮連續五次北伐。可惜大勢在魏，即使諸葛亮是天下英才也沒有辦法扭轉大局。只能用主動進攻代替消極防守，藉此延續國祚。北伐之所以失敗，是因爲戰略、戰術都有問題。
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一、 役前的局勢
蜀國自231年6月第四次北伐撤兵後，已經有兩年半左右的時間沒有大的軍事行動了。因此蜀軍此時不僅已經補充了第四次北伐的作戰消耗，估計實力還有所增強。其中233年進行了平定南夷豪帥劉胄反叛的小規模作戰。諸葛亮又使用木牛、流馬將糧草運輸至斜谷口一帶，並沿斜谷建立糧倉，爲下一步的軍事行動做好了準備。魏國在西線一直採取守勢，沒有與蜀國發生大的衝突。但是在東線，這兩年連續與吳國有中等規模的作戰。吳國在這段時間裏，一直不斷向魏國發動中等規模的軍事行動，其中233年吳主曾親自出動進攻合肥新城，沒有獲勝。鑑於以前吳蜀雙方對魏軍事行動的不統一，此次專門進行了協調工作，約定雙方同時發動大規模進攻，使魏軍東西不能兼顧。
二、戰前雙方部署
由於此前蜀軍連續多次進攻魏關隴地區，魏國已經逐步在該地區建立了穩定的防線。當時雙方在關隴地區的兵力部署大致是:魏軍:大將軍司馬懿、楊武將軍郭淮率西線主力兵團屯於長安一帶，5萬人左右;徵蜀護軍秦朗(由魏明帝派來增援)率2萬人隨後趕到戰區;另外在隴右的天水郡、祁山等地大約還有防禦部隊1~2萬人，由於距離遠，沒有參戰。故魏軍在西線的總兵力約9萬左右。其中參加本次戰役的兵力爲7萬人左右。
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由於近三年西線沒有什麼軍事活動，所以魏軍在西線保持的基本兵力屬於中等水平。考慮到魏軍利用秦嶺有利地形作防禦作戰，這些兵力已經足夠了。《中國軍事史》則估計魏軍兵力不少於7萬人。但是準確數字無記載。根據魏明帝嚴令司馬懿在西線堅守不戰，估計在西線是蜀軍兵力佔有一定的優勢。蜀軍:蜀漢丞相諸葛亮、前軍師徵西大將軍魏延、護軍楊儀、徵西將軍姜維、討寇將軍何平、將軍馬岱等統大軍出斜谷進軍關中，總兵力號稱10萬人，實際估計8~9萬人。(根據《資治通鑑卷七十二》的記載)
由於吳蜀建立了同盟關係，蜀軍可以集中所有兵力與北線，除去漢中的少量留守、成都和南方的一些部隊外，其餘應都在這裏了。由於蜀軍前面恢復了近三年的時間，總兵力應當在11萬左右。魏軍戰役企圖:由於東、南線吳軍的三路進攻對魏國威脅更大，因此魏明帝集中主力先迎戰吳軍對合肥、襄陽、廣陵的進攻，以部分兵力增援西線，在西線依託有利地形堅守，以儘量避免兩面作戰的不利局面。
三、 戰役實際進程
在第一、二次北伐失敗後，諸葛亮從第三次北伐開始，改變了基本戰略--不以奪佔魏國城市爲重點，而是以圍困魏國戰略要點，誘使魏軍來援，自己控制強大的機動兵團以求在野戰中殲滅魏軍的主力。本次戰役諸葛亮依然採取這一戰略，希望尋求魏軍主力決戰。公元234年2月，蜀軍開始自漢中沿斜谷向關中地區進兵。由於秦嶺穀道崎嶇難行，直到4月蜀軍纔到達關中的郿一帶。此時，司馬懿率軍渡過渭河，在渭河南背水築壘堅守。司馬懿認爲，如果蜀軍依山東出武功，魏軍的形勢將比較困難;若蜀軍西上五丈原，則魏軍就沒有什麼危險了。
諸葛亮率軍出谷後，看到魏軍已經沿河築壘堅守，於是西上五丈原。魏將軍郭淮認爲蜀軍下一步將自五丈原北進，佔領北原，以切斷隴道，威脅魏國的隴右與關中之聯繫，迫使魏軍與其決戰。因此建議搶先佔領該地。司馬懿於是派郭淮率部進佔北原。當郭淮佔領北原後正在修築堡壘時，蜀軍前軍已經開始向北原進攻了。在郭淮發起反擊後，蜀軍的這一計劃沒有成功。接着，諸葛亮率大軍假裝向西前進，許多魏將均認爲蜀軍將進攻西面的防區。郭淮判斷蜀軍如此明顯地西進，必定是聲東擊西，希望魏軍主力西援，好趁機向東進攻陽遂。果然後來蜀軍趁夜猛攻陽遂，由於魏軍已有準備而沒能成功。
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這時的形勢是:蜀軍在五丈原一帶的渭河南岸地區佔據了一塊陣地，其東面是司馬懿的主力沿渭河一線築壘堅守，其北面是郭淮軍依託北原的地勢築壘防禦，其西面是堅固的陳倉要塞。只有南面是通往漢中的斜谷。從5月到8月，諸葛亮多次向魏軍挑戰，但是魏軍堅守不出，這樣渡過了100多天。期間諸葛亮考慮到魏軍希望等蜀軍糧儘自動撤兵，於是在當地進行屯田。8月諸葛亮病逝於五丈原軍營中。蜀軍開始撤退。司馬懿得到消息，開始準備發起追擊，結果被蜀軍打出的諸葛亮旗號所欺騙，擔心這是蜀軍的誘敵之計，又放棄了追擊。等到得知確實情報後，蜀軍已經安全撤走了。
整個戰役到此全部結束。自234年2月到8月共歷時7個月。出師一表真名世，千載誰堪伯仲間?諸葛亮戎馬一生，也算落得個鞠躬精粹、死而後已，被世人稱頌。
