正史記載中，諸葛亮從公元228年春至234年冬先後進行了五次北伐，而只有第一次和第四次到達祁山，而不是文學作品中描述的“六出祁山”，正史和文學作品是要區分對待的。

第一次北伐是建興六年（228年）春。北伐前諸葛亮做了充足的準備，他否決了魏延的“子午谷奇謀”，確立了先攻佔隴右的戰略，首先他策反了天水，南安，安定三郡，並設疑兵於斜谷，自己率大軍攻祁山。後由於馬謖未按照諸葛亮出兵前安排，導致咽喉要道街亭被曹魏名將張郃攻破，街亭失守，使蜀軍喪失了全部有利形勢，三郡得而復失。諸葛亮無奈，引兵退回漢中。

第二次北伐是建興六年（228年）冬，是諸葛亮為響應東吳而進行的北伐。諸葛亮出散關，包圍陳倉，當時陳倉守將郝昭早有防備，蜀軍攻打二十多天未破，糧草不濟，被迫退軍。退軍時魏將王雙率兵追擊，被蜀軍擊敗斬殺。

第三次北伐是建興七年（229年）春。諸葛亮率兵攻武都、陰平兩郡，此兩郡原歸蜀漢控制，由於街亭失守後被魏軍佔領。魏將郭淮帶兵援救，諸葛亮親自率軍至建威，郭淮撤退，諸葛亮順利收復兩郡。諸葛亮安撫了當地的氐人、羌人，然後留兵據守，自己率軍回漢中。

第四次北伐是建興九年（231年）春。諸葛亮以木牛運糧，包圍祁山，司馬懿和張郃帶兵援救，因李嚴運糧不繼，蜀軍終因糧盡退軍。退軍時司馬懿強令張郃追擊，張郃追擊至木門道，被蜀軍射中右膝，傷重病逝。

第五次北伐是建興十二年（234年）春。諸葛亮率軍出武功五丈原，由於司馬懿率軍在渭水南岸阻擊，諸葛亮多次進攻都沒有成功，於是決定在五丈原屯田練兵，準備打持久戰。當年秋，由於病重諸葛亮在五丈原逝世，蜀軍退回漢中，北伐事業從此終止。

五次北伐中，第一次和第五次可稱為全面戰爭，第四次可稱為中等規模戰爭，第二次和第三次可稱為小型區域性戰爭。