却说姜维见魏延把灯扑灭了，心中十分愤怒，拔出剑要杀魏延。孔明阻止他说：“这是我命数已尽，不是文长的过错。”姜维这才收起剑。孔明吐了几口血，瘫倒在床上，对魏延说：“这是司马懿料到我有病，故意派人来探查虚实。你领兵赶快出去迎战。”魏延领命，出了营帐翻身上马，领兵杀出营寨。夏侯霸见了魏延，慌忙领兵撤退。魏延追赶了二十多里才返回。孔明命令魏延回自己营寨把守。姜维进帐，来到诸葛亮榻前问安。孔明说：“我本想竭尽忠诚，收复中原，复兴汉室；无奈天意如此，我将不久于人世。我平生所学，已写成二十四篇书，共计十万四千一百一十二字，内有八务、七戒、六恐、五惧之法。我观察过诸多将士，无人可传授，只有你可以继承我的书。千万不要轻视它！”姜维哭着跪拜接受。孔明又说：“我有‘连弩’之法，还没用过。这法矢长八寸，一个弩可以发十支箭，都画成了图本。你可以依法制造使用。”姜维也跪拜接受。孔明又说：“蜀中各条道路，都不必过于担忧；只有阴平这个地方，一定要小心。这里虽然险峻，但久而久之必定会失守。”又叫来马岱进帐，附耳低语，传授秘密计策；嘱咐说：“我死之后，你可以依照计策行事。”马岱领命而出。过了一会儿，杨仪进来。孔明将他叫到榻前，给他一个锦囊，秘密嘱咐说：“我死后，魏延必反；等他反的时候，你和他临阵对峙，再打开这个锦囊。那时自然会有斩魏延的人。”孔明一一安排完毕，就昏倒过去，到晚上才苏醒，便连夜上表奏报后主。
后主听说后大惊，急忙派尚书李福，星夜赶到军中问安，同时询问后事。李福领命，加快行程赶赴五丈原，进到营帐见孔明，传达后主的命令，问安完毕。孔明流着泪说：“我没能完成使命中途去世，耽误了国家大事，对不起天下人。我死后，你们应该竭尽忠诚辅佐主上。国家原有的制度，不能随意更改；我任用的人，也不能随便废弃。我的兵法都传授给了姜维，他自然能继承我的遗志，为国家效力。我命不久矣，马上就会有遗表呈给天子。”李福领受了指示，匆忙告辞。孔明强撑病体，让左右搀扶上小车，出寨查看各营；自觉秋风吹在脸上，透骨生寒，于是长叹道：“不能再上阵伐逆贼了！悠悠苍天，何时才能结束这苦难啊！”叹息了很久。回到帐中，病情加重，于是叫来杨仪嘱咐说：“王平、廖化、张嶷、张翼、吴懿等，都是忠义之士，久经战阵，多有功劳，可以委以重任。我死后，凡事都要依照原来的法度行事。慢慢退兵，不能急于求成。你深谙谋略，不必多嘱咐。姜维智勇双全，可以断后。”杨仪哭着跪拜接受命令。
诸葛亮让人取来文房四宝，在卧榻上亲手写遗表，呈给后主。遗表大致说：“听说生死有定，难以逃脱；死期将至，愿尽愚忠：我天生愚笨，生逢乱世，手持符节，专掌大权，兴师北伐，未能成功；没料到病重无法治愈，命在旦夕，不能完成辅佐陛下的重任，遗憾无穷！希望陛下：清心寡欲，约束自己，爱护百姓；对先皇尽孝道，对天下施仁恩；提拔有才能的人才，进用贤良之士；摒弃奸邪之人，改善风气。我家成都有桑树八百株，薄田十五顷，子孙衣食，自给自足。至于我在外任职，没有其他收入，随身衣食，都依靠官俸，没有另外经营产业，增加丝毫财富。我死后，不让家里有多余的钱帛，外面有多余的财物，以免辜负陛下。”诸葛亮写完，又嘱咐杨仪说：“我死后，不能发丧。要做一个大龛，把我尸身坐在龛中；用七粒米放在我口中；脚下点一盏明灯；军中要像往常一样安静，不能举哀：这样将星就不会坠落。我阴魂还会自己起来镇守。司马懿见将星不坠，必然惊疑。我军可以让后寨先退，然后一营一营慢慢撤退。如果司马懿来追，你就布好阵势，回旗敲鼓。等他来到，把以前雕的我的木像，安在车上，推到军前，让将士们分列左右。司马懿见了必然惊慌逃走。”杨仪一一答应。
这天晚上，诸葛亮让人扶他出去，仰观北斗星，遥指一颗星说：“这是我命星。”众人看去，那颗星昏暗，摇摇欲坠。诸葛亮用剑指向它，口中念咒。念完急回帐中，就人事不省。众将正慌乱时，尚书李福又到；见诸葛亮昏厥，说不出话，于是大哭道：“我误了国家大事！”一会儿，诸葛亮又醒过来，睁眼四看，见李福站在榻前。诸葛亮说：“已知道你会再来。”李福谢罪说：“我奉天子之命，问丞相百年后，谁能担当大事。刚才匆忙，忘记请教，所以又回来。”诸葛亮说：“我死后，可以担当大事的是蒋琬。”李福说：“蒋琬之后，谁可继任？”诸葛亮说：“费祎可继任。”李福又问：“费祎之后，谁当继任？”诸葛亮不答。众人近前查看，已经去世。当时是建兴十二年秋八月二十三日，享年五十四岁。
后来杜甫有诗哀叹道：“昨夜天上划过一颗长长的流星，坠落在蜀军的前锋营地，今天便传来消息，孔明先生就这样离开了人世。那曾经威风凛凛的军帐里，如今再也听不到他发号施令的声音；但那高高在上的麒麟台上，却永远铭刻着他那不朽的功勋。他生前虽有三千门客，如今却只能空自伤悲；而他胸中那如十万雄兵般的军事才华和宏伟抱负，也只能遗憾地埋藏于地下，无法再施展。以前在那绿树成荫的白天，欢声笑语回荡在营中，而如今，这样的雅歌盛景再也看不到了！”白居易也有诗哀叹：“孔明先生隐居山林，得以被先主刘备三顾茅庐寻得。如同鱼儿到了南阳这片水土才得以畅游，蛟龙飞腾于天汉之间便化为甘霖。先主托孤，他尽到了忠诚勤勉的职责；报效国家，他倾尽了忠义之心。他留下的前后出师表，每读一次，都会让人感动得热泪盈眶。”
起初，蜀长水校尉廖立，自认为才华应该做诸葛亮的副手，常因职位闲散而心怀不满，怨恨不已。于是诸葛亮把他废为平民，流放汶山。等到听说诸葛亮去世，廖立哭道：“我终究要成为蛮夷之人了！”李严听说后，也大哭病死，大概是因为李严曾希望诸葛亮再收用他，让他弥补以前的过错；估计诸葛亮死后，别人不能任用他。
后来，元稹也作了一首诗赞美诸葛亮：“您拨乱反正，扶危救难，辅佐刘备建立了蜀汉政权；您受刘备托孤之重托，尽心尽力地辅佐刘禅。您的才能超过了管仲和乐毅，您的谋略胜过了孙武和吴起。您的《出师表》慷慨激昂，令人敬仰；您的八阵图精妙绝伦，彰显智慧。像您这样品德高尚、才能出众的人，从古到今都很难找到啊！”
这天晚上，天昏地暗，月色无光，诸葛亮溘然长逝。姜维、杨仪遵照诸葛亮的遗命，不敢举丧事，依法入殓，把尸体安置在龛中，派三百心腹士兵守护；随即传密令，让魏延断后，各处营寨依次撤退。