向后主上《出师表》，表明统一中原，兴复汉室之决心，率军屯驻汉中，准备北伐。是年，长子诸葛瞻出生。
228年（建兴六年）四十八岁
一出祁山，声东击西，降三郡，收姜维。但因马谡违亮节度，举动失宜，兵败街亭，致使全军撤退。亮以二罪并罚，遂斩马谡，同时上表自贬三等，以右将军行丞相事，所总统如前。同年十二月，二次北伐，出散关以攻陈仓，粮尽不克而还，魏将王双率骑追亮，亮与战，破之，斩双。
229年（建兴七年）四十九岁
三度北伐，收取武都、阴平二郡，败走郭淮，因功复丞相位。是年孙权称帝，亮以魏国未灭，联吴为上，乃遣卫尉陈震庆权正号。
230年（建兴八年）五十岁
魏国曹真等数路进犯，但因子午谷道险难行，又为大雨所阻，魏明帝下诏班师。亮遂遣魏延、吴懿深入西羌，大破魏军。
231年（建兴九年）五十一岁
复出祁山，以木牛运；先于上邽击败魏军，又于卤城大破司马懿。但因李严假传圣旨，只得退军，于归途中设伏射杀魏国名将张郃。
232年（建兴十年）五十二岁
屯兵汉中，休练士卒