公元234年春天，诸葛亮经过三年劝农讲武的准备，在斜谷口再率十万大军出斜谷口，同时派使臣到东吴，希望孙权能同时攻魏。四月，蜀军到达郿县，在渭水南岸的五丈原下扎营寨。司马懿则率领魏军背水筑营，想再次以持久战消耗蜀军粮食，令蜀军自行撤退。
魏将郭淮认为蜀军必会争夺北原，司马懿认同，便派郭淮先前往防备。果然，蜀军到来，但被郭淮击退。诸葛亮考虑到前几次北伐都因为运粮不继，导致功败垂成，于是开始在渭、滨的居民之间屯田生产粮食，百姓亦相安无事，一切如常。
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而孙权也响应蜀汉，亲率十万大军北上攻魏，但被魏明帝曹睿亲自率军打败。
魏、蜀两军相峙了百多日，其间诸葛亮多次派人挑战，司马懿军始终坚守不出。
蜀军叫阵无效，情急之中，诸葛亮派人给司马懿送去一套女人衣裳以示侮辱，意思是说，你司马公如此小心谨慎，只配作女人而不配作将帅。如此羞辱魏军将帅，魏将确实被激怒了，他们火冒三丈，坚决要求出战。司马懿见劝说或下令以不足以制止众将求战，只好告诉众将，致书表奏朝廷请战，皇帝允许，就立即出战。于是，司马公给魏明帝送上请战书，明帝深知司马懿的用意，立即派卫尉辛毗为军师，持诏到阵前，宣称皇帝有令，只准坚守，不准出战。
蜀将姜维知道辛毗传达朝廷诣意，对诸葛亮说：“辛毗至此，魏军更不会出战了。”诸葛亮也深知司马懿的用意，就象司马公知道他的用意一样，他说：“司马懿本来就不想出战，所谓请战只不过是借口。将在外，君命有所不受，如果他想出战，完全可以自己作主，有什么必要往返千里去请战呢!”两军长期相持，蜀军力量渐渐不支。诸葛亮也终因积劳成疾而病死军中。蜀将只好按照诸葛亮死前的部署，缓缓撤军退回蜀中。
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那么司马懿为什么不敢跟诸葛亮打一仗，仅仅是因为魏国的国力高于蜀国不需要打吗?
早年曹操为丞相以后，使用强制手段辟司马懿为文学掾。曹操对使者说，“若复盘桓，便收之”。司马懿畏惧，只得就职。曹操让他与太子往来游处，历任黄门侍郎、议郎、丞相东曹属、丞相主簿等职。
曹操逐渐察觉司马懿“有雄豪志”，又发现他有“狼顾之相”，心里很忌讳。因此对曹丕说，司马懿不是甘为臣下的人，必会干预我们的家族之事。但因曹丕和司马懿关系很好，总是回护他，而得以无事，于是司马懿勤于职守，废寝忘食，遂使曹操安心。
后在立储的问题上，司马懿与曹丕站在一队，深得曹丕的信任。
公元226年五月，曹丕驾崩，享年四十岁。临终时，令司马懿与中军大将军曹真、镇军大将军陈群、征东大将军曹休为辅政大臣。
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司马懿不战而守，不是畏惧诸葛亮，反而是让诸葛亮的威胁能够长期存在，以边陲之事使自己的兵权正当化。孔明死后，公孙渊又反，司马懿一年时间平灭了辽东。值此之际，曹叡病故。齐王芳即位，曹芳仍然使用老套路，重用曹氏宗亲，升仲达为太傅，由曹爽兄弟掌握兵权。为什么他们敢如此，而曹叡不敢?并非曹叡与仲达亲近，也并非曹爽的政治手段要高于曹真，仅仅在于孔明已死，蜀中无人。按说司马仲达见此情况应当适时隐退了，但“肃清万里，总齐八方”的大志，使他不能甘心于太傅这一养老闲职。于是，诈病赚曹爽，重夺兵权，与此同时，他又提拔了邓艾、钟会等新人，为伐蜀统一做好了准备。
因此，诸葛孔明既是仲达的敌人，又是战争里的知音，又是仲达能够掌握兵权的诱因。司马懿为何不战，一是以守自保，风险最小，只要诸葛退兵，仍有功绩;而更为重要的是，他以诸葛之威胁使得魏室不敢轻易罢其兵权，进而能够控制曹魏的政权。