司馬懿到軍中后，嚴肅軍紀，賞罰分明。面對魏軍的出城不戰，諸葛亮命魏延圍攻武都和陰平，欲令司馬懿派兵相援，進而伏擊。司馬懿假意命大將孫禮、郭淮進軍以解武都之圍。魏延率兵將魏軍擊敗，諸葛亮深感司馬懿的計謀高深。孔明決計以自己為誘餌，引司馬懿出動。司馬懿得知諸葛亮已率兵進入武都，決定派大將張郃領兵直取擊蜀軍大營。不料孔明早有防備，將誤入蜀軍大營的魏軍團團圍住。張郃率兵奮力拼殺，終兵敗被殺。魏軍大營中，司馬懿父子親自為大將張郃抬棺大葬。曹真得知司馬懿兵敗隴西的消息，大喜，準備彈劾司馬懿，奪回大都督之權。司馬懿被貶為副都督，輔佐曹真。