公元234年春天，諸葛亮經過三年勸農講武的準備，在斜谷口再率十萬大軍出斜谷口，同時派使臣到東吳，希望孫權能同時攻魏。四月，蜀軍到達郿縣，在渭水南岸的五丈原下紮營寨。司馬懿則率領魏軍背水築營，想再次以持久戰消耗蜀軍糧食，令蜀軍自行撤退。
魏將郭淮認為蜀軍必會爭奪北原，司馬懿認同，便派郭淮先前往防備。果然，蜀軍到來，但被郭淮擊退。諸葛亮考慮到前幾次北伐都因為運糧不繼，導致功敗垂成，於是開始在渭、濱的居民之間屯田生產糧食，百姓亦相安無事，一切如常。
而孫權也響應蜀漢，親率十萬大軍北上攻魏，但被魏明帝曹睿親自率軍打敗。
魏、蜀兩軍相峙了百多日，其間諸葛亮多次派人挑戰，司馬懿軍始終堅守不出。
蜀軍叫陣無效，情急之中，諸葛亮派人給司馬懿送去一套女人衣裳以示侮辱，意思是說，你司馬公如此小心謹慎，只配作女人而不配作將帥。如此羞辱魏軍將帥，魏將確實被激怒了，他們火冒三丈，堅決要求出戰。司馬懿見勸說或下令以不足以制止眾將求戰，只好告訴眾將，致書表奏朝廷請戰，皇帝允許，就立即出戰。於是，司馬公給魏明帝送上請戰書，明帝深知司馬懿的用意，立即派衛尉辛毗為軍師，持詔到陣前，宣稱皇帝有令，只准堅守，不準出戰。
蜀將姜維知道辛毗傳達朝廷詣意，對諸葛亮說：“辛毗至此，魏軍更不會出戰了。”諸葛亮也深知司馬懿的用意，就象司馬公知道他的用意一樣，他說：“司馬懿本來就不想出戰，所謂請戰只不過是藉口。將在外，君命有所不受，如果他想出戰，完全可以自己作主，有什麼必要往返千里去請戰呢!”兩軍長期相持，蜀軍力量漸漸不支。諸葛亮也終因積勞成疾而病死軍中。蜀將只好按照諸葛亮死前的部署，緩緩撤軍退回蜀中。
那麼司馬懿為什麼不敢跟諸葛亮打一仗，僅僅是因為魏國的國力高於蜀國不需要打嗎？
早年曹操為丞相以後，使用強制手段闢司馬懿為文學掾。曹操對使者說，“若覆盤桓，便收之”。司馬懿畏懼，只得就職。曹操讓他與太子往來遊處，歷任黃門侍郎、議郎、丞相東曹屬、丞相主簿等職。
曹操逐漸察覺司馬懿“有雄豪志”，又發現他有“狼顧之相”，心裡很忌諱。因此對曹丕說，司馬懿不是甘為臣下的人，必會干預我們的家族之事。但因曹丕和司馬懿關係很好，總是迴護他，而得以無事，於是司馬懿勤於職守，廢寢忘食，遂使曹操安心。
後在立儲的問題上，司馬懿與曹丕站在一隊，深得曹丕的信任。
公元226年五月，曹丕駕崩，享年四十歲。臨終時，令司馬懿與中軍大將軍曹真、鎮軍大將軍陳群、徵東大將軍曹休為輔政大臣。
雖然託孤司馬懿、曹真、陳群，但魏明帝仍然較為偏向曹氏宗親。蜀魏交戰未息，而留仲達獨守宛城。實在是浪費人才。後來，曹真屢敗，明帝不得已才重新啟用仲達。以司馬懿之智慧，在宛城那些年，豈會不思不想？假使曹丕在日，司馬懿並未篡逆之心，到明帝時，司馬懿就可能意識到不得不然，否則難成大事。那麼，在那個時代，掌握軍權就等於掌握權力。諸葛亮如此，後世姜伯約亦是如此，他們雖然聲稱是以戰代守，其實是以戰護權。諸葛亮要手無兵權，那麼荊州一系早就被益州一系給排擠掉了；姜伯約要無兵權，恐早喪後主、黃皓之手了。因此，司馬懿是不會不瞭解此道的。
既然作戰就有風險，勝則有功，敗則受責，曹真就是一個很好的例子。司馬仲達是一個謹慎而隱忍的人，他可以在宛城忍耐那麼多年，可以裝麻風病許多日子，他仍然可以忍耐怯戰的職責和巾幗服飾的侮辱。他知道，明帝曹叡是一個無甚大志的人，他喜遊獵，興宮室，並非曹操那類創業之主，只要守住長安，諸葛退兵，對於明帝來講就是最大的勝利。那麼，既然與諸葛亮交戰未必能佔到便宜，而且很可能損兵折將，不如堅守，待蜀兵糧盡。果然，諸葛孔明出祁山多次，數次因糧盡而退兵。當年孔明隆中對說西川沃野千里，不假，但他可沒想到蜀道之艱不僅是對敵人來講的！孔明多困於糧，明帝又無大志，因此，司馬仲達堅守不戰，是維持兵權最好也是風險最小的方法。以仲達的性格，他絕對會選擇風險最小，而非受益最大。同時，堅守不戰也能夠將戰爭時間拉長，即使，司馬仲達能夠速戰速決戰勝孔明，那麼，戰勝孔明之後，收兵回長安、洛陽，等待他的將是什麼呢？不好說，很可能他的下場就如果韓信、彭越一般，將孔明糧草耗盡，撤兵之時再象徵性的追擊一下，這既建立了戰功，又掌握了兵權，又沒有完全消滅蜀漢勢力，使得這一威脅長期存在，明帝不得不將兵權由仲達長期掌管。
司馬懿不戰而守，不是畏懼諸葛亮，反而是讓諸葛亮的威脅能夠長期存在，以邊陲之事使自己的兵權正當化。孔明死後，公孫淵又反，司馬懿一年時間平滅了遼東。值此之際，曹叡病故。齊王芳即位，曹芳仍然使用老套路，重用曹氏宗親，升仲達為太傅，由曹爽兄弟掌握兵權。為什麼他們敢如此，而曹叡不敢？並非曹叡與仲達親近，也並非曹爽的政治手段要高於曹真，僅僅在於孔明已死，蜀中無人。按說司馬仲達見此情況應當適時隱退了，但“肅清萬里，總齊八方”的大志，使他不能甘心於太傅這一養老閒職。於是，詐病賺曹爽，重奪兵權，與此同時，他又提拔了鄧艾、鍾會等新人，為伐蜀統一做好了準備。
因此，諸葛孔明既是仲達的敵人，又是戰爭裡的知音，又是仲達能夠掌握兵權的誘因。司馬懿為何不戰，一是以守自保，風險最小，只要諸葛退兵，仍有功績；而更為重要的是，他以諸葛之威脅使得魏室不敢輕易罷其兵權，進而能夠控制曹魏的政權。