Cuối năm 230, quân Thục do Ngụy Diên dẫn đầu giao tranh với quân Ngụy do Phí Diệu và Quách Hoài chỉ huy. Quân Thục thắng trận.
Năm 231, Gia Cát Lượng thống lĩnh đại binh ra Kỳ Sơn lần thứ 2, tiến hành cuộc Bắc phạt lần thứ tư.
Quân Thục lần này dùng xe trâu (trâu gỗ, ngựa máy) vận chuyển quân lương. Về phía nhà Ngụy, Tào Chân đã bị bệnh chết nên Tư Mã Ý làm thống soái, các tướng lĩnh Phí Diệu, Đới Lăng, Quách Hoài làm tiên phong. Đây là lần đầu tiên Gia Cát và Tư Mã đối đầu nhau, cũng là lần đầu Tư Mã Ý cầm đại quân tham gia chiến tranh.
Gia Cát Lượng chia quân ở lại Kỳ Sơn, còn mình đến Thiên Thủy lén gặt lúa. Tư Mã Ý cũng dẫn quân đến Thiên Thủy, Gia Cát Lượng không chủ quan khinh địch, ra lệnh cho quân lính chiếm cứ vùng rừng núi hiểm trở, bố trí trận địa sẵn sàng. Đại quân hai bên đối mặt nhau nhưng vẫn chưa xảy ra giao tranh.
Gia Cát Lượng rút lui về phía Kỳ Sơn nhằm lôi kéo quân Ngụy ra đánh. Tư Mã Ý cho quân đuổi theo nhưng vẫn đề phòng cẩn thận, khi quân Thục dừng lại thì họ cũng dừng lại. Lúc này nhiều tướng Ngụy cho rằng Tư Mã Ý nhát gan. Bị các tướng thúc ép, Ý phải tung quân giao chiến. Tư Mã Ý đích thân dẫn quân đi, một cánh khác do Trương Hợp thống lĩnh đánh vào phía Nam của quân Thục ở Kỳ Sơn. Gia Cát Lượng sai Ngụy Diên, Ngô Ban, Cao Tường ra nghênh địch. Quân Ngụy bị thua to, quân Thục khi thu dọn chiến trường đã đếm được hơn 3000 thủ cấp, 500 bộ giáp và cung nỏ. Ý rút quân về Thiên Thủy, cố thủ không ra đánh.
Tháng 6 năm 231, mưa to khiến việc vận tải lương thực rất khó khăn. Quân Thục phải rút lui vì hết lương ăn. Trương Cáp dẫn quân đuổi theo đến Mộc Môn thì bị phục kích bắn chết. Trương Cáp được phong tước Hầu sau khi chết.
