我们之前说过，汉中既是北伐基地，又是蜀国大后方，汉中防御自然是重中之重。汉中防御体系主要应归功于魏延，魏延任汉中太守，采取了“错守诸围”的策略，即将兵力部署在各个前线据点（“诸围”），利用这些据点分别阻塞进入汉中的各条道路，将敌人拒于国门之外。魏延构建的外围据点主要有兴势围、黄金围、赤板围、褒城和平西城等，分别防御不同方向的魏军。
事实上，曹真大军在子午谷虽然行军艰难，但夏侯霸部队仍然绕过子午道正面的黄金围，到达了兴势围。但夏侯霸军很快被蜀军发现，遭遇蜀军大规模的进攻。可见，尽管地形和气候恶劣，曹真大军的先锋部队还是穿越了秦岭，到达汉中边缘。只是一来曹真大军前后部队脱节，二是蜀军严阵以待，魏军部分后续部队赶来也讨不到半点便宜，无法突破蜀军防线。司马懿等其他几路大军同样进攻受阻，无法取得突破，加上后勤保障困难，只好受命班师。
蜀国在汉中地区构筑了完备的防御体系，魏军前有坚固壁垒阻挡，后有后勤运输线被袭击、劫掠，处境被动，这种持久消耗战，即使魏国有强大的国力，也难以长久支撑，所以，曹真伐蜀最后只能主动撤退，狼狈收场。
曹真伐蜀之战对魏蜀双方都有很大影响。曹真撤兵后，一病不起，最终病死。当然，演义中说病中的曹真被诸葛亮一封书信给气死，纯属为诸葛亮脸上贴金，同时抹黑曹真，历史上并无此事。另一方面，此前诸葛亮北伐一再惨败，曹真伐蜀失败，大将魏延、吴懿率军在阳溪击败魏将费耀、郭淮，取得一次大胜，这次作战很可能是魏军撤退中实施的反击作战。
