Năm 249 sau Công Nguyên tức là 15 năm sau khi Gia Cát Lượng từ trần, Vệ tướng quân Khương Duy xứng đáng là đệ tử của Gia Cát Lượng, sau 3 năm sửa sang ở Hán Trung, bắt đầu chuẩn bị tích cực việc bắc phạt.

Tuy phụ trách ngăn cản Khương Duy là Lão tướng Quách Hoài, song Đặng Ngải cũng mang quân Quan Trung tham gia vào chiến trường này, triển khai cuộc đối trận ác liệt kéo dài suốt mười mấy năm giữa Khương Duy và Đặng Ngải.
Mùa thu năm đó, Khương Duy dẫn quân tiến vào vùng Ung Châu, ở vùng Khúc Sơn trước đó đã cho dựng hai thành lũy, do Nha môn tướng Câu An và Lý Hân giữ. Bởi Khương Duy với Khương tộc ở Lương Châu có quan hệ tốt, nên các thủ lĩnh bộ lạc ở vùng Ung, Lương đều phản lại Ngụy mà giúp Thục, thanh thế rất lớn. Tư Mã Ý lệnh cho Trần Thái và Quách Hoài dẫn quân đến chi viện.

Trần Thái cho rằng Khúc Thành tuy cậy hiểm cố thủ, song cách đất Thục quá xa, lương thảo bổ sung khó khăn, mà quân Khương thì ô hợp, chẳng thể phối hợp chặt chẽ, nên cần trực tiếp bao vây, lại chia quân cắt đứt đường vận chuyển, như thế thì quân Thục ắt sẽ bị thất bại.

Quách Hoài cũng tán thành cách nhìn nhận ấy, phái Đặng Ngải đến bao vây Khúc Thành, Trần Thái đánh vào tuyến vận chuyển của hộ quân Từ Chất, chặt đứt hữu hiệu đường rút lui.
Câu An thấy quân Đặng Ngải đến, để tránh trở thành cô lập, bèn chủ động dẫn quân ra ngoài thành giao chiến, song Đặng Ngải lại dựa vào địa lợi phía ngoài thành mà xây dựng công sự phòng ngự, để cắt đứt thành với bên ngoài. Điều đó dẫn đến tình hình khó khăn cho quân Thục khi mùa đông đến, quân lương bổ sung không đủ sẽ tạo thành bất lợi mà lo lắng không thôi.
Khương Duy nhận được báo cáo, dẫn quân ra núi Ngưu Đầu, muốn chi viện cho Lý Hân và Câu An.

Trần Thái bầy trận ở phía bắc sông Thảo Thủy, ngăn chặn đại quân Khương Duy.
Giông như chiến thuật của Đặng Ngải, Trần Thái cũng không muốn quyết chiến với Thục, ông ta nói với các tướng sĩ rằng: “Binh pháp quý nhất ở chỗ không đánh mà khuất phục được quân của người ta, Khương Duy tuy giầu mưu trí, song binh lực không nhiều, ắt chẳng thể tiến đánh, chẳng bằng chia quân trực tiếp chiếm lấy núi Ngưu Đầu, cắt đứt đường rút, đánh vào tinh thần binh sĩ, ắt sẽ bắt được Khương Duy”.
Bởi thế hạ lệnh đối mặt với quân Khương Duy, xây dựng trận địa phòng ngự, không giao chiến với quân Thục, lại yêu cầu Quách Hoài phái quân đánh núi Ngưu Đầu, cắt đứt đường rút của Khương Duy. Khương Duy thấy đại thế bất lợi, hạ lệnh rút quân, Khúc Thành lập tức bị cô lập, Câu An, Lý Hân phải đầu hàng, các bộ lạc người Khương phụ giúp cũng bị bức rút về vùng núi. Đặng Ngải sau khi chiếm được Khúc Sơn bèn nói với Trần Thái, quân chủ lực của Khương Duy chưa hề bị bẻ gãy, ắt sẽ mau chóng quay trở lại, không gì bằng đóng đồn ở phía bắc Bạch Thủy, để ngăn chặn triệt để quân Thục tiến về phía bắc.
Ba ngày sau quả nhiên Khương Duy phái Liêu Hoá tấn công vào quân Đặng Ngải ở Bạch Thủy. Đặng Ngải tự mình đến quan sát tiền tuyến có nói: “Quân Liêu Hoá nhiều hơn quân ta, lại không vội vượt sông hoặc làm cầu, chắc là nghi binh vậy, Khương Duy ắt sẽ dẫn quân chủ lực đánh vào Thao Thành, để lại tập kích vào vùng Ung Châu”.
Thao Thành cách Bạch Thủy 60 dặm, Đặng Ngải hạ lệnh thâu đêm khẩn cấp hành quân, đến được Thao Thành sớm hơn Khương Duy, liền tăng cường việc phòng ngự. Quả nhiên Khương Duy dẫn quân chủ lực đánh vào Thao Thành, song không tiến triển được,đành phải rút về Hán Trung, kết thúc chiến dịch bắc phạt lần thứ nhất với quy mô lớn.
Năm sau, Quách Hoài được thăng làm Quân kỵ tướng quân, Đặng Ngải cũng trở thành quân chủ lực của chiến tuyến phía tây ngăn chặn Khương Duy.
Cuối năm đó, Khương Duy lại tiến ra Tây Bình, song Đặng Ngải đã tăng cường phòng thủ, không được gì mà phải rút lui.
Tháng 8 năm sau (năm 251 sau Công Nguyên), Tư Mã Ý qua đời, Vệ tướng quân Tư Mã Sư làm Phủ quân đại tướng quân, Lục thượng thư.
Tháng 12, Đại tướng quân Phí Vỹ trở vể Thành Đô, song không khí Thành Đô đã bại hoại, Phí Vỹ không đủ sức nắm giữ, đành trở về Hán Thọ đóng đồn, để bình tĩnh suy nghĩ cách đối phó.
Tháng sau, Thượng thư Lã Nghệ từ trần, Thị trung Trần Chi tiếp nhiệm, Hoạn quan Hoàng Hạo nhờ vậy mà thanh thế càng lớn.
Năm 252 sau Công Nguyên, Tư Mã Sư được thăng làm Đại tướng quân, so với người cha lại càng nghiêm chỉnh dốc toàn lực nắm lấy quân quyền Tào Ngụy.
Tháng 2, Đại đế Tôn Quyền từ trần, Thái tử Tôn Lương lên nối ngôi, lấy Gia Cát Khác làm Thái phó, Đằng Dận làm Vệ tướng quân, Lã Đại làm Đại tư mã cùng phụ tá việc nước.

Gia Cát Khác tự ý tự động, lại học theo người chú Gia Cát Lượng nổi tiếng đương thời, nóng nẩy phát động việc bắc phạt, tạo thành tình hình chính trị trong nước Ngô sôi động không yên.

Năm 253 sau Công Nguyên đại tướng quân Phí Vỹ và các chư tướng phòng vệ Hán Trung cùng dự tiệc ở Hán Thọ. Phí Vỹ cá tính ôn hoà, vẫn không kể phe phái này nọ, bởi thế mà xem thường việc phòng vệ. Đang lúc uống rượu say, bị hàng tướng của Tào Ngụy là Quách Tuần mưu sát mà chết.
Lúc đầu, Khương Duy tự cho rằng rất thân thuộc với dân tộc thiểu số Lương Châu, muốn nhờ giúp đỡ của bộ lạc Khương Hồ, tập kích Lũng Tây, mỗi lần mang đại quân ra Kỳ Sơn bắc phạt, chủ soái Phí Vỹ đều không tán thành.
Phí Vỹ nói: “Ta thực kém xa Thừa tướng Gia Cát Lượng. Thừa tướng Bắc Kinh còn không được như ý muốn, huống chi là ta? Chỉ bằng lo dân giàu nước mạnh, giữ yên xã tắc, đợi người sau làm giỏi hơn chúng ta mọi việc! Vội vã quyết thắng bại với kẻ địch, nếu nhỡ ra thất bại ắt sẽ dao động phần nền móng quốc gia, có hối cũng là muộn vậy”.
Thực ra Phí Vỹ nói vậy chỉ cốt cho qua chuyện, đại bản doanh Thành Đô triều chính bại hoại, việc chi viện hậu cần không thuận lợi, muốn phát động đại quân viễn chinh đâu có dễ dàng. Bởi thế Phí Vỹ thường đều cung cấp cho Khương Duy không quá một vạn quân. Khương Duy tuy oán hận song cũng không biết làm sao.
Phí Vỹ từ trần, quân đoàn Hán Trung như rắn không đầu, đều do Khương Duy thống lĩnh. Thiếu mất sự điều tiết của Phí Vỹ, Khương Duy lập tức tập kết mấy vạn binh lực, từ Vũ Đô kéo ra đánh Lũng Tây, chủ yếu là vị trí Địch Đạo.
Năm đó Gia Cát Khác từ đông chiến tuyến đến đóng ở Hoài Nam, tháng 5 cho quân vây Tân Thành, Tư Mã Sưlệnh cho Thái uý Tư Mã Phu dẫn 20 vạn quân đối phó với Gia Cát Khác, lại lệnh cho Quách Hoài, Trần Thái dẫn quân Quan Trưng dốc hết lực lượng, đến giải vây cho Địch Đạo.

Trần Thái vẫn lấy chiến thuật tường chắn đối phó với Khương Duy, quả nhiên như Phí Vỹ dự liệu, hậu cần quân Thục suy yếu dần, chẳng bao lâu Khương Duy hết lương phải rút quân về.
Đại quân Tào Ngụy ở đông chiến tuyến cũng dùng sách lược kiên trì phòng thủ, Gia Cát Khác đánh mạnh mấy tháng, không thấy hiệu quả, lại bởi lương thực thiếu thốn, dịch bệnh tràn lan, trong khi rút quân phải chịu tổn thất rất lớn, danh tiếng Gia Cát Khác xuống rất thấp, không lâu bị Tôn Tuấn mưu sát, gia tộc đều bị liên lụy, tan nát cả.
Về chính quyền Tào Ngụy sau khi Tư Mã Ý mất, họ Tào, họ Hạ Hầu cùng với họ Tư Mã đã đấu tranh với nhau ngày càng kịch liệt. Tư Mã Sư sau khi đánh bại được Khương Duy và Gia Cát Khác có ưu thế rất lớn.
Quân họ Tào có kế hoạch làm phản đoạt quyền song âm mưu bị bại lộ, chủ tướng Hạ Hầu Huyền, Trung thư lệnh Lý Phong đều bị bắt giữ, chu di tam tộc. Người con của Hạ Hầu Uyên là Hạ Hầu Bá dẫn quân trực thuộc đầu hàng Thục Hán, năm sau tức là 254 sau công nguyên. Tư Mã Sư phế truất Ngụy chủ Tào Phương, lấy Hương công Tào Mao làm Ngụy chủ, chính quyền họ Tào đến đây chỉ còn là bù nhìn mà thôi.