汉军撤出后。
曹真和张郃快速将天水、南安、安定三郡平定。
曹真又认为汉军今番进攻祁山失败，褒斜道又被赵云烧毁和大水冲蚀，下次该会以陈仓作目标，便派将军郝昭、王生等与千余人屯兵陈仓，重修陈仓城。
228年冬天，曹魏将领曹休在石亭被东吴将领陆逊打败，诸葛亮听说魏军大举东进，关中兵力空虚。
于是写信给其兄诸葛瑾：“有绥阳小谷，虽山崖绝险，水纵横，难用行军，昔逻候往来要道通入。今使前军斫治此道，以向陈仓，足以攀连贼势，使不得分兵东行者也。”
后诸葛亮领兵数万出兵陈仓道，包围陈仓。
虽然陈仓此时只有千余士兵，但郝昭已筑好防备。
诸葛亮曾派郝昭同乡靳详于城外数次游说郝昭投降，但郝昭坚决拒绝了。
诸葛亮便挥军进攻陈仓城。
汉军大军进攻，轮番使用云梯、冲车攻城，郝昭便用火箭射云梯，当云梯燃烧时，梯上的人便被烧伤，又以绳绑着石磨，掉下城墙，压毁冲车。
诸葛亮便转用井阑在百尺外向城中射箭，掩护士兵用土填平护城河，想直接攀城，郝昭于是建起内墙，令井阑失效。
诸葛亮又挖地道，想突袭城中，郝昭又在城内挖下横壕沟，挡下地道。
由于曹魏已经事先在陈仓做好了充足准备，加上陈仓地势险要，易守难攻，相方激战二十余日未有胜负。
曹真派费耀等率军来救，魏明帝也召张郃前往迎击诸葛亮。
此时汉军粮草不继，又闻讯魏援军快到，只好再退回汉中。
在退师途中，成功杀死前来追击的魏将王双。
离世人物：马谡、曹休、素利、杨洪、吕范、周泰、徐盛、王朗。
229年春天，诸葛亮辟姜维为仓曹掾，加奉义将军，封当阳亭侯，遣陈式进攻武都、阴平。
曹魏大将郭淮领兵来救，诸葛亮率军驻扎建威，牵制郭淮。
魏军知道汉军主力到临，便紧急撤退，汉军顺利占领二郡。
诸葛亮安抚了当地的氐人、羌人，然后留兵据守，自己率军回汉中。
至冬天，诸葛亮徙府营至南山下