公元230年七月，曹魏想改爲進攻，大司馬曹真上表伐蜀議案。但是司空陳羣認爲斜谷太險阻，難以進退，於是曹真率主力軍改爲由子午道進發。大將軍司馬懿率軍從漢水而上，欲與曹真軍會師漢中。張郃從褒斜道進兵，直指漢中。
面對曹魏的三路大軍，尤其是曹真、司馬懿、張郃這三位名將的進攻，蜀國丞相諸葛亮顯然不敢掉以輕心。他親自坐鎮漢中，並加強了城固、赤阪等要地的防守。同時，他要求李嚴率領兩萬人前往漢中阻擊敵人。他還上表後主劉禪，升李嚴之子李豐爲江州都督，負責防守後方。
曹魏這一次進攻蜀漢名將雲集，兵力衆多，但由於蜀地艱險，期間遇上下了三十天的大雨，棧道斷絕。曹真用了一個月才走了一半路程。在朝中，華歆、楊阜、王肅都上疏勸魏明帝曹叡下詔撤軍。最終，在公元230年九月，曹魏三路大軍受詔撤退。
對於曹魏來說，第一次大軍進攻蜀漢，可謂無功而返。然而，諸葛亮不僅成功抵禦了曹魏的進攻，還想到了趁機反擊曹魏。於是，他派遣魏延、吳懿進入魏國的南安進行客場作戰。雖然兵力上不佔優勢，但魏延攻破了郭淮，吳懿攻破了費瑤，最終取得了防守反擊的勝利。
總的來說，對於諸葛亮第三次北伐來說，這場勝利非常關鍵。前兩次北伐曹魏基本上都以失敗告終。如果第三次北伐還不能有所收穫，很可能會嚴重挫傷蜀漢將士的士氣，這自然不利於之後和曹魏之間的交戰。而在士氣振奮之後，諸葛亮得以在之後又發起了兩次北伐中原的戰役。
