马谡街亭失守以后，右将军诸葛亮屯兵汉中，整顿军队，积聚粮草，准备一有机会就出兵北伐。大司马曹真收复了安定等三个郡以后，认为诸葛亮接受祁山失败的教训，以后出兵的方向一定是陈仓，因此他派将军郝昭驻守陈仓，并把城墙加高加厚，严加防范。
曹休兵败石亭的消息传到汉中以后，诸葛亮想乘关中兵力空虚的时机，再次出兵伐魏。朝廷大臣都认为，刚刚在祁山打了败仗，元气还没恢复，不能轻易用兵。
诸葛亮向蜀汉后主刘禅上了一道奏章，言辞恳切地陈述了北伐的原因。刘禅批准了他的要求。 魏明帝太和二年(公元 228 年)十二月，诸葛亮率领大军从散关出发，包围陈仓。由于陈仓的守将郝昭早已做好准备，汉军难以攻克。
诸葛亮让郝昭的同乡靳洋在城外劝郝昭投降。郝昭在城楼上大声答道：“魏国的法律，足下是熟悉的，我的为人足下也了解。足下不必多说，请回去告诉诸葛亮，能攻打就来攻打吧!”
靳洋把郝昭的话转告诸葛亮，诸葛亮让他再次劝告郝昭说：“双方兵力悬殊，将军何必自取灭亡呢?”
郝昭毫不客气地说：“我要说的话，上次已经说过了。足下要再劝我，我认识你，我的箭可不认识你!”
靳洋只得退了回去。劝降不成，诸葛亮只好下令攻城。他仗着自己有几万兵马，而城中守军不过一千多人，曹魏的救兵又不能马上赶到，便利用云梯和冲车猛攻城池。郝昭用火箭迎击云梯。云梯一接近城墙，就被呼呼射来的火箭点燃，梯子上的人不是被烧死，就是被摔死。
郝昭又叫士兵用绳子系上石磨，悬在城头。汉军的冲车一到，就被砸得粉碎。诸葛亮又想出两个攻城的办法。先是制作了百尺高的井栏，从上面往城里射箭，同时用土石填塞护城的壕沟，打算直接攀登城墙。然而，待壕沟填平时，郝昭在城内又筑起一道城墙。诸葛亮又让士兵在城下挖地道，直通城里。郝昭马上让士兵在城里挖了一条深沟，把地道拦腰截断。
就这样，一攻一守，双方僵持了20多天。这时，曹真已经派将军费曜等发兵援救陈仓。魏明帝曹叡还不放心，又召见右将军张郃，让他去进攻诸葛亮。曹叡亲自来到河南城，摆下酒宴，为张郃饯行。
他问张郃：“等将军赶到，恐怕诸葛亮已经攻下陈仓了吧?”
张郃知道诸葛亮深入作战，粮草接济困难，屈指一算，答道：“陛下，等我到了陈仓，诸葛亮怕是已经撤走了。”
果然不出张郃所料，正当张郃日夜兼程地开往陈仓时，汉军粮草已尽，又听说曹军救兵快到了，诸葛亮只好下令撤兵。曹魏的将军王双紧追不舍，反中了诸葛亮的埋伏，被杀死。
由于诸葛亮收复了两个郡，还杀了一员魏将，刘禅认为诸葛亮立了功，就下诏恢复诸葛亮的丞相职位。