在退师途中，魏将王双率骑兵追赶，诸葛亮设伏兵打败魏军，并将王双杀死。当曹魏援军赶到时诸葛亮已回师汉中o229年春，诸葛亮又发动了第三次北伐。他派陈式兵攻打武都（今甘肃成县）、阴平（今岔肃文县西北）二郡。魏将雍州刺史郭淮领兵来救，被打败，蜀军占领二郡。诸葛亮对当地的氏、羌等少数民族进行了安抚工作，然后留下将士据守，自己率军回到汉中。因夺取二郡有功，刘禅恢复了诸葛亮的73相官职。

 

　　蜀汉地区多山，道路难行。因此，蜀军往前线运送粮草非常困难，这也是不能与魏军长期作战的主要原因之一。为了解决军粮的运输问题，诸葛亮设计制造了“木牛”（一种木制独轮小车），向前线运送粮食。木制独轮小车，在汉代以前，就已经创造出来，汉代称为“鹿车”；三国时期经诸葛亮改进后称为“木牛”。成都羊子山二号汉墓出土了“骈车”画像砖，从画像砖右下角的人报独轮小车形象，可以看到“木牛”的大体轮廓。

 

　　231年春，诸葛亮率军第四次北伐，包围了祁山。魏明帝调驻守荆州的司马朗来西线督军迎击蜀军。诸葛亮闻讯后，留下王平带部分军队继续攻打祁山，自己率主力迎战司马朗。诸葛亮军在上邦（今甘肃天水）一带打败了由郭淮、费陷带领的魏军，接着东上迎头拦住了司马韶率领的主力军，准备决战。司马S6深知蜀军远道而来，带的粮食有限，急于决战，便避开蜀军锋芒，凭险坚守，拒不出战。诸葛亮无奈，只好用退兵的办法引诱敌人。但司马都率军谨慎地追赶，一等蜀军停下来，就扎营拒守。魏军将领见司马朗这个样子，讥笑说：“司马公害怕蜀军就像害怕老虎一样，难道就不怕天下的人笑话吗？”后来，在众将的一再要求下，司马都不得不派兵出战。五月间诸葛亮派大将魏延、高翔、吴班领兵迎击，大败魏军。司马部与张邰会兵一处，退兵保营，不再出战。为了进一步解决军粮的运输问题，诸葛亮又设计了称为“流马”的运输工具。据说“流马”是一种四轮小车（详细情况不明），便于运输。此后，蜀军用“木牛”、“流马”将粮食不断运往斜谷口。经过三年的准备，234年春，诸葛亮率领十万大军，以魏延为先锋，出斜谷口，开始了第五次北伐曹魏的战争。