( )建安二十四年（219），蜀汉荆州守将关羽出兵进攻曹操的樊城，团团包围了樊城。这时，东吴大将吕蒙、陆逊两路出兵抄了关羽的后路，占领了荆州以及秭归枝江、夷道。关羽败退麦城，最后全军覆没，父子二人被吴军杀死。关羽是刘备的生死患难之交，刘备一定要为关羽报仇。章武二年（222）二月，留下诸葛亮在成都看家，刘备亲自领兵从秭归分两路进攻东吴，双方在?亭相持将近半年。由于刘备指挥失当，被陆逊火烧连营七百里，连破蜀军四十营。刘备大败，连夜抄小道逃往白帝城。
刘备在白帝城一病不起。章武三年（223）四月，刘备派人去成都把诸葛亮请到白帝城，托付后事。他恳切的对诸葛亮说：“君才十倍于曹丕，必能安国，终定大事。若嗣子刘禅可辅佐，则辅佐之；如其不行，君可取而代之。”诸葛亮没有这个野心，有的就是忠贞到底。他哭着说，我一定竭尽全力，孝忠贞之节，死而后已！于是刘备对刘禅说：我死之后，你要把丞相看做父亲一样，和他共同治理蜀汉。刘备又留下遗书，叮嘱刘禅不可懈怠。这就是著名的刘备托孤。
刘备死后，太子刘禅即皇帝位，封丞相诸葛亮为武乡侯，兼任益州牧。由于刘禅碌碌无为，不谙政事，蜀国政事不论大小全都由诸葛亮决断定夺。后主对诸葛亮说：“政由葛氏，祭则寡人。”
辅政后，对于刘备的后续事业，诸葛亮仍然尽心尽力。为了确保蜀国的安全稳定，诸葛亮首先恢复与孙吴的联盟，使之断绝与曹魏的关系。外交上的成功，使诸葛亮能集中精力整顿内政，平定南中叛乱。225年三月，诸葛亮亲率大军南征平叛。先期收复越?、??，接着围攻叛乱中心益州。他采取攻心战术，对叛乱头子孟获“七擒七纵”。打得孟获服服帖帖，对诸葛亮表态说：“公，天威也，南人不复反矣！”。最后攻到滇池，使这一地区人心归顺，还从这里招募了大批士兵。
东和孙吴，平定南中，解除了后顾之忧，诸葛亮开始北伐曹魏。北伐曹魏，统一中国，是诸葛亮《隆中对》的既定目标，也是刘备的志愿。公元227年春，诸葛亮领20万大军进驻汉中，伺机北伐。临行前，对后主刘禅的庸碌无能和成都的政治放心不下，给刘禅上了一个奏章，就是前《出师表》，劝说刘禅励精图治，嘱咐他怎样执法、用人、纳谏。第二年春开始第一次北伐，因为马谡失掉街亭，失败而归。到了秋天，曹休被孙吴大将陆逊打败，魏军主力东下增援，诸葛亮乘机第二次北伐，据《三国志•蜀书•诸葛亮传》记载，出兵前，又给刘禅上了一个奏章，就是后《出师表》。在后《出师表》中，诸葛亮表示“臣鞠躬尽瘁，死而后已”。这就是这流传千古的名句出处。
第二次北伐没有收获。接着在229年春进行第三次北伐，231年春进行第四次北伐，234年春进行第五次北伐。
第五次北伐是最后一次，诸葛亮十万大军屯扎在渭水南岸的五丈原（今陕西岐山县），司马懿率领魏军坚壁据守，两军相持一百多天。这年八月，诸葛亮在军中积劳成疾，一病不起，密奏后主，后事托付蒋琬；密嘱军中大将姜维和杨仪，他死后秘不发丧，整军从容撤退。姜维、杨仪遵嘱办理，司马懿来追，杨仪作出反击态势，司马懿怕中诸葛亮计，不敢再追。蜀军安全撤回。