諸葛亮和司馬懿兩人是一對不相上下的對手。在《三國演義》中，自此諸葛亮第一次北伐，兩人就在街亭開始了對戰。自此，諸葛亮就和司馬懿結下了不解之緣。在羅貫中的筆下，諸葛亮在智力和軍事上全面碾壓司馬懿，使得司馬懿和諸葛亮的對決中，屢吃敗仗。最後只能靠耍賴，死守不出，耗死了諸葛亮。
在現實中，雖然司馬懿沒有像《三國演義》裡面那樣，早早就和諸葛亮交手。但是，在諸葛亮最後兩次北伐中，司馬懿都是曹魏的統帥。在這兩次交鋒中，司馬懿逼退了諸葛亮，這也成為他一生最值得誇耀的戰績。
諸葛亮第四次、第五次北伐，與司馬懿對陣五丈原。
在諸葛亮第四次北伐時，司馬懿和諸葛亮交手，沒有佔到什麼便宜。不過他通過這一次交手，了解了諸葛亮的用兵特點，知道了怎麼樣去對付諸葛亮的進攻。尤其是在那次諸葛亮的退兵中，他手下的大將張郃，在追擊中被諸葛亮設伏擊殺，更是給了他刻骨銘心的教訓。
司馬懿推斷出諸葛亮下一次北伐肯定會在三年之後，等積聚了三年的糧草才會出兵。他在關中開屯田，進行大規模的糧食生產，為應對下一次諸葛亮北伐預先做好了準備。
果然，三年後，諸葛亮第五次，也是最後一次北伐開始了。這時，司馬懿依然按照過去的經驗，來對付諸葛亮。但是，出乎司馬懿意料之外的是，很快他就感覺到這一次諸葛亮的用兵和往常大不相同。
諸葛亮在這一次北伐中，帶領的兵力是前所未有的。蜀漢只有十二萬人馬，這一次諸葛亮就帶出來了十萬。為了保證糧草供應，諸葛亮專門出斜谷，利用斜谷的水運，採取木牛流馬運輸。
在戰術上，諸葛亮也一改往日的四平八穩的戰術，開始採取機動靈活的戰術。
諸葛亮先是與司馬懿爭奪渭南，然後出司馬懿不意搶佔北原。多虧郭淮提醒，司馬懿才沒有讓諸葛亮得手。接下來諸葛亮又聲西擊東，襲擊陽遂。也多虧被司馬懿看破，沒有得手。
司馬懿和曹睿在戰前制訂了堅守不戰，等待諸葛亮後勤斷絕撤退時，再追擊的戰略。諸葛亮也針對司馬懿的戰略，分兵屯田，和司馬懿對峙，以迫使司馬懿出戰。但是，在半道上，諸葛亮又派人給司馬懿送女人穿戴的巾幗物品，想激司馬懿出戰。
這一切，都給老奸巨猾的司馬懿一個不同尋常的印象。諸葛亮這一次的北伐，顯得十分的異常。諸葛亮的表現就跟換了一個人一樣，他的所作所為給人的印象就好像是孤注一擲的樣子。在軍隊、後勤、戰術上，諸葛亮都運用到了他的極限。
在最後，和司馬懿對峙期間。諸葛亮的屯田正是司馬懿堅守不戰的剋星。如果堅持下去，諸葛亮的軍糧不會斷絕，而司馬懿的軍糧反倒會耗盡。到了那一天，司馬懿就不得不出戰。可是，在半中腰時，諸葛亮又使出送巾幗的招數。這反倒顯示出諸葛亮急切的心情，那就是只要能夠迫使司馬懿決戰，諸葛亮什麼招數都可以使出來。
司馬懿詢問使者，諸葛亮近況如何？
那麼，是什麼讓諸葛亮這麼迫切的要尋求決戰呢？是朝廷內部出了問題嗎？在諸葛亮的治理下，蜀漢的內部是三國中最團結的，看來不可能。是劉禪出了什麼問題嗎？劉禪年紀正當年，也沒有聽說有什麼病症。那麼，就剩下唯一的一個可能性了，那就是諸葛亮的身體出了毛病。
於是，司馬懿帶著這個疑問接待了蜀漢的使者。他不但沒有為難這個使者，反倒熱情款待了他。這個使者應該是抱著必死的心情來到曹魏軍營的。可是，一看情況不但不會死，反倒受到司馬懿的款待，警惕性就放鬆了下來。
司馬懿裝著和使者拉家常的樣子，問諸葛亮的日常工作，飲食等方面的情況。這個使者也是頭腦簡單，半是誇耀的說，諸葛亮一天能夠吃三四升米，在軍中凡是懲罰二十杖以上的事情都要過問。司馬懿聽了以後，完全肯定了自己心中的判斷，他說，諸葛亮食少事煩，哪還能活多久。演義曾這樣描述：
懿問曰：「孔明寢食及事之煩簡若何？」使者曰：「丞相夙興夜寐，罰二十以上者親覽焉。所啖之食，日不過數升。」懿顧謂諸將曰：「孔明食少事煩，其能久乎？」
司馬懿為何能斷定諸葛亮時日不多？
據林甘泉主編的《中國經濟通史--秦漢經濟史（上）》記載，在漢代，一鬥糧食大概是2.7斤重，一鬥等於十升，那麼一升0.27斤，這樣一算，諸葛亮一天的飯量也就八兩以上，一斤出頭的樣子。我們在想一想，諸葛亮的體型。諸葛亮在史書上記載，身高八尺，漢尺一尺大約是21.35釐米到23.75釐米，按照一尺22釐米換算，就是1.76米。這樣身高的人，一天吃一斤左右的糧食，只能滿足他日常的能量消耗。
而諸葛亮並不是在軍營中養老，他不但要管理十萬人馬，還要管理背後蜀漢那個國家。當時，蜀漢的政務，凡是重大的事物都要從成都送到軍中，請諸葛亮定奪。
按照諸葛亮的管理方式，軍中懲罰二十杖的事物都要親自過問。那麼，十萬軍隊，百萬民眾，比懲罰二十杖重要的事情多著呢。這諸葛亮如何能夠處理得過來？試問，這一天一斤米的能量，哪夠諸葛亮消耗的？長此以往，諸葛亮的身體怎麼能夠吃得消呢？
因此司馬懿從諸葛亮反常的軍事行動推斷出諸葛亮的異常。從異常中，司馬懿猜測出諸葛亮的身體可能出了毛病，再從使者的口中得到了證實。在得到諸葛亮的身體有病，無法繼續支撐下去的情報後，司馬懿更加堅定了堅守不戰的決心。最終諸葛亮沒能夠完成北伐的夙願，只得飲恨病逝五丈原。