張郃獻分兵策，意圖兵分兩路，一路全力救援祁山，另一路則駐守關攏，意圖前後夾擊，全殲諸葛亮軍於隴右。

司馬懿則認為，如果分兵後的兩路大軍都能獨擋諸葛亮，分兵自然是個好辦法，如果不能擋，那麼就會被諸葛亮各個擊破。司馬懿的戰略是以將軍費曜和徵蜀護軍戴凌率軍四千協助郭淮鎮守上邽，自己則親率大軍救祁山迎戰諸葛亮。

司馬懿沒有分兵，諸葛亮卻分兵了，他料定魏軍必定會前來營救祁山，於是諸葛亮兵分兩路，一路繼續圍攻祁山吸引司馬懿，自己則親率另一路從祁山至上邽。

諸葛亮為何面對魏國大軍仍然選擇了分兵，他又跑到上邽去幹什麼？事實上，諸葛亮是跑去收麥子了。

然而就在司馬懿疾行兩日兩夜，馬不停蹄地率領大軍返回時，諸葛亮卻來了個“望塵而遁”。諸葛亮並沒有和司馬懿正面交鋒，而是撤往了上邽以東。

司馬懿撲了個空，於是向手下將領說諸葛亮這是不懂兵事，既不選擇以逸待勞迎戰我軍，又不敢據渭水抗擊我軍，說明他根本不敢和我們正面交戰。於是，司馬懿為了擊敗諸葛亮，顧不上休息，又連忙率軍追了上去。

史料記載司馬懿“進次漢陽，與亮相遇”，雙方軍隊在漢陽相遇。好不容易追上了諸葛亮，司馬懿連忙發起進攻，史料記載司馬懿“使將牛金輕騎餌之，兵才接而亮退，追至祁山。亮屯滷城，據南北二山，斷水為重圍。”

從史料記載來看，滷城有南北兩座山，兩座山之間還有條河，諸葛亮將軍隊一分為二，親自率軍駐紮在北邊，王平駐軍於南側，阻斷中間河流，對魏軍形成包圍。這是由於魏軍主要以騎兵和戰車為主，而蜀軍則以步兵為主，這種地勢下交戰，對於蜀軍更為有利。

由於蜀軍駐守在南北兩邊，因此司馬懿也兵分兩路，使張郃領兵攻擊南部的王平，而自己則率軍攻向北方的諸葛亮。而諸葛亮的部署是將主戰場放在北方，令南方的王平依據防禦工事堅守不出。

在北邊，諸葛亮“使魏延、高翔、吳班赴拒”，也就是沒有選擇死守，而是令魏延等人對魏軍展開反攻。另外根據記載，“帝攻拔其圍，亮宵遁”，司馬懿對北邊的諸葛亮發動進攻之後，迅速突破了北方的蜀軍，諸葛亮又給跑了，於是追擊。

諸葛亮顯然又玩了一次誘敵深入，如此被輕易突破的北部防線顯然不是蜀軍主力，諸葛亮“一戰擊潰”，魏軍追擊，然後再由以逸待勞的主力對魏軍來了個迎頭痛擊。可想而知，司馬懿這次顯然是敗了。

滷城之戰以司馬懿的戰敗而告終，根據蜀漢一方的記載，諸葛亮這一戰繳獲“甲首三千級，玄鎧五千領，角弩三千一百張”。那個時代甲首通常是由伍長所穿戴，甲首三千意味著“滷城之戰”曹魏損失一萬五千名左右計程車兵。

對於“滷城之戰”，陳壽《三國志》及《魏略》記載均有所隱晦，只寫了一半，沒交代下文；《晉書》更是美化司馬懿，把諸葛亮滷城之戰中的“詐敗誘敵”當做諸葛亮真敗進行描寫，同樣也沒有交代下文。但在《漢晉春秋》與《資治通鑑》裡記載比較完整。再結合地理，敵對兩軍從滷城之戰後，對峙位置轉變到了木門以北，明顯看出司馬懿曾經往上邽方向逃跑了至少七十里路，說明《漢晉春秋》的記載是真實的。