司马懿到了前线，安排费曜、戴陵带着四千精兵守在上邽，自己则率领其他军队，向西救援祁山。张合觉得应该分兵驻守雍县和郿县，以防蜀军突袭，就跟司马懿说：“要是前锋部队能单独抵挡蜀军，将军您就按原计划进军；要是抵挡不住，还把兵力分成前后两部分，就像当年楚国的三军被黥布击败那样，太危险了。” 但司马懿没听张合的建议，坚持率军前进。
诸葛亮得知魏军动向，分出一部分兵力继续攻打祁山，自己则亲自率领大军，在上邽迎战司马懿。郭淮、费曜等人想半路拦截诸葛亮，结果被诸葛亮打得大败。蜀军趁机收割了上邽附近的麦子，补充军粮。之后，蜀军和司马懿的军队在上邽东边相遇，诸葛亮指挥军队占据险要地形，坚守不出。司马懿找不到机会进攻，双方僵持不下，诸葛亮看一时难以取胜，就主动撤军了。
司马懿不肯轻易放过诸葛亮，一路追击到卤城。张合劝说道：“蜀军远道而来找咱们决战，咱们一直不应战，他们肯定觉得咱们不敢打，想跟他们耗下去。现在祁山守军知道咱们的大军快到了，军心已经稳定下来。咱们不如就在这儿驻扎，分出一支奇兵，绕到蜀军后面，打他们个措手不及。要是一直畏缩不前，不敢逼近蜀军，不仅会错失战机，还会让老百姓失望啊。而且诸葛亮孤军深入，粮草不多，肯定坚持不了多久，很快就会撤退的。” 可司马懿还是不听，继续追着诸葛亮。
到了卤城，司马懿也不主动进攻，只是在山上扎营，坚守不出。贾栩、魏平这些将领急得不行，多次请求出战，还抱怨说：“您怕蜀军就像怕老虎一样，这传出去，让天下人笑话啊！” 司马懿被大家说得心里很不是滋味，但还是犹豫不决。其他将领也都纷纷请战，司马懿实在顶不住压力，五月辛巳这天，他派张合去攻打南围的蜀将何平，自己则率领大军从中间的道路向诸葛亮发起进攻。
诸葛亮早有准备，立刻派魏延、高翔、吴班带兵迎敌。蜀军将士们憋了一肚子火，一见到魏军，就像猛虎下山一样勇猛。这一战，蜀军大获全胜，斩杀了三千多魏军，缴获了五千领玄铠、三千一百张角弩。司马懿吃了大败仗，只好灰溜溜地撤回营地防守。