蜀汉建兴十二年（234年），诸葛亮第五次出兵北伐，而这也是他的最后一次北伐。由于长期的积劳成疾，诸葛亮出师未捷，病逝五丈原。诸葛亮死后，部将魏延因与长史杨仪不和，爆发了兵变，但不得人心的逆行最终为其带来了兵败身死的结局。
第五次北伐
四次北伐均无功而返，年逾半百的蜀汉丞相诸葛亮壮志未酬。蜀汉建兴十二年（234）春，诸葛亮决定再次出兵北伐，实现克复中原的夙愿，而这也是他生命中的最后一次北伐。
诸葛亮亲率大军由斜谷出兵，用“流马”搬运粮草，一路前进渭水南岸。曹魏一方则是司马懿率军迎战。作为诸葛亮的老对手，司马懿深知对方的用兵之法，他对众将们讲：“诸葛亮若是兵出武功县，依山向东前进，那我们就真的该担忧了；但我想他会上五丈原（今陕西宝鸡岐山五丈原）扎营，那样的话咱们就没事了。”果不其然，诸葛亮选择在五丈原扎营，司马懿则将部队渡过渭水，背水扎营与蜀军对峙。
诸葛亮吸取前几次北伐皆因粮草不济导致无功而返的教训，一开始就做好了长期斗争的打算。他采取分兵屯田的办法，自筹军粮，为打持久战打好基础。蜀汉士兵分头在渭水河岸垦田耕种，与当地百姓秋毫不犯，军纪严明。而司马懿的魏军则采用一贯的方针，固守营垒，以图像前几次一样拖垮蜀军。
星落五丈原
魏蜀两军对峙百余日。诸葛亮派人不断到魏军营前叫阵挑衅，曹魏众将忍无可忍，都欲出营决战。司马懿本不愿出战，但见众怒难以压制，于是狡猾的他当着众将的面一再向魏明帝请战。司马懿明知魏明帝不会同意，他此举是想通过皇帝之命约束众人。果如他所料，远在洛阳的魏明帝曹特派卫尉辛毗持节来到前线，敕令众将坚守勿战。
诸葛亮见魏军不为挑衅所动，于是又派使者前往司马懿大营“问候”。司马懿知道诸葛亮急于一战，于是他任凭蜀军使者如何去说，都谈笑自若不为所动。使者临走，司马懿询问使者诸葛亮的寝食和劳顿状况，使者回答：“我家丞相夙兴夜寐忙于政务，军中二十军棍以上的责罚，他都要亲自审理；每天吃饭不过数升。”司马懿听后，意味深长地感叹道：“诸葛孔明食少事烦，命岂能长久？”
果然被司马懿说中了。每日高强度的工作，加之事必躬亲的态度，年过半百的诸葛亮身体早已“透支”，疾病已严重侵害了他的身体。终于，是年八月，积劳成疾的诸葛亮一病不起。
刘禅得知诸葛亮病危，连忙派尚书仆射李福赶来探望。李福到达后，询问了诸葛亮的病情，而后离开，但没几日又回来了。病榻上的诸葛亮知道李福的来意，他对李福说：“我知道你回来的目的，前几日咱们虽有交谈，但很多事情没有说尽。你还想问什么，你就直说吧。”李福连忙说：“圣上想问，如果您百年之后，谁可接任？”诸葛亮回答：“蒋琬。”李福又问：“蒋琬之后呢？”诸葛亮回答：“费祎。”李福接着又问：“费祎之后呢？”诸葛亮合上眼睛，不再回答。这一刻，他已经看到了蜀汉的命运。
蜀汉建兴十二年（234）八月，诸葛亮实践了自己“鞠躬尽瘁，死而后已”的誓言，病逝在五丈原，时年五十四岁。相传他逝世当晚，有一颗红色的流星，自天际的东北方滑落向西南方，投落在诸葛亮营帐的方位。而三国历史上一颗璀璨的明星也于当晚陨落。
千载谁堪伯仲间
诸葛亮的灵柩回到成都，按照他生前的遗愿，他被安葬在汉中定军山，墓葬以山为坟，极尽简单，墓室只能容下一张棺材；棺材中无任何器物陪葬，入殓的服装也是他平日所穿。后主刘禅亲自为他吊丧，封诸葛亮为武乡侯，谥号忠武侯。诸葛亮贵为蜀汉丞相，死后家中却只有八百株桑树和十五顷薄田，家中没有余财。蜀汉景耀六年（263），刘禅下令在沔阳为诸葛亮建庙，接受百姓的祭拜。
诸葛亮死后的千百年间，历朝历代都给予他很高的评价，而在民间，他更被百姓所神话，成为三国这个璀璨星空中最为耀眼的一颗明星。《三国志》的作者陈寿这样评价诸葛亮：作为蜀汉的丞相，他安抚百姓、明示礼法、约束官员、慎用权力，对人开诚布公、胸怀坦诚。为国尽忠效力者，即使是自己的仇人也加以赏赐；玩忽职守犯法者，就算是自己的亲信也给予处罚；只要诚心认罪伏法，就是再重的罪也给予宽大处理；巧言令色逃避责任，就是再轻的过错也要从严治理；再小的善良和功劳都给予褒奖；再微不足道的过错都予以处罚。他处理事务简练实际，能从根本上解决问题，不计较虚名而重视实际，贪慕虚荣的事为他所不齿，终于使全国上下的人都敬畏却又爱戴他。使用严刑峻法却没有人有怨言，这是因为他用心端正坦诚、而对人的劝诫又十分明确正当的缘故。可以说，他是治理国家的优秀人才，其才能可以与管仲、萧何相媲美。
魏延兵变
诸葛亮病逝，蜀军撤退。然而就在撤军路上，却又发生了意想不到的兵变，这其中涉及蜀汉军中的两名重要人物——魏延和杨仪。
魏延，字文长，三国时期蜀汉的名将。他早年跟随刘备作战，智勇双全，勇冠三军，深得刘备信任，刘备称王后受封汉中太守；后诸葛亮北伐，任征西大将军要职。但魏延为人桀骜，每次跟随诸葛亮出兵，总向诸葛亮提出要自带万余人马，仿效韩信故事，单独行动，诸葛亮一直不许。魏延因此认为诸葛亮胆怯，叹息自己不能人尽其用。诸葛亮爱惜他的勇猛，也就不做深究。
而另一位杨仪，字威公，也是早年跟随刘备。他为人干练机敏，诸葛亮看重他这一点，每次出兵，都由杨仪来规划阵容，筹集粮草；而杨仪不假思考，只需片刻就能成竹于胸，将千头万绪的事情办得妥妥帖帖。但他同样也有恃才傲物的毛病。当时，魏延性格狂傲，军中诸将都畏惧避让他，唯独杨仪敢于顶撞，于是二人关系极为敌对，水火不容。
诸葛亮死后，蜀军撤退，杨仪遵照诸葛亮遗命，命魏延断后。魏延不甘心受杨仪节制，他声言：“丞相虽死，我还健在。我可以率军击敌，为何因为他一人之死就放弃天下之事呢！况且我魏延是何许人，难道要受杨仪节制么？”于是他拔营先走，抢在杨仪之前通过回程必经的栈道，并放火烧毁了栈道。
魏延和杨仪都向刘禅状告对方谋反，参奏的奏章同一天送达朝廷。朝廷重臣大都支持杨仪而怀疑魏延。魏延和杨仪的部队在南谷口展开交战，魏延的士兵知道自己的主将理亏，于是都逃散投降了，魏延只得与其子等数人逃亡。杨仪命将军马岱追击，斩杀了魏延，并灭了他的三族，平息了这次兵变。
诸葛亮的丑媳妇
诸葛亮相貌英俊，才能突出，但相传他的老婆却是一位丑得出奇的女子。
据说，诸葛亮年轻时与沔南名士黄承彦关系很好，二人年岁差出不少，但交往十分投机。黄承彦十分欣赏年轻的诸葛亮，想招他为婿，于是就对诸葛亮说：“听说你在寻找伴侣成家；我有一个相貌很丑的女儿，黄头发黑肤色，但她的才情可与你相配。”诸葛亮毕竟追求不同凡人，他欣然接受了这门婚事，于是二人成亲。当时的人都将这件事当做笑谈，乡里为此还有谚语：“莫作孔明择妇，正得阿承丑女。”
但二人成亲后，“丑女”真的对诸葛亮起到了很大的帮助。据说，诸葛亮的很多谋略以及他在机械方面的知识，都是这位“阿承的丑女儿”传授的。
