卤城之战是诸葛亮第四次北伐祁山，蜀军和魏军在卤城可能发生的战役，也是司马懿唯一一次和诸葛亮正面交锋。战后魏国诸将获得封赏，诸葛亮直到三年后才第五次北伐。

太和三年（229年），蜀相诸葛亮第三次出兵攻魏，并占据武都（今甘肃陇南武都区）、阴平（今甘肃文县西北）二郡。太和四年（230年），魏明帝曹叡决定兴师伐蜀。升司马懿任大将军、加大都督、假黄钺，与大司马曹真一起伐蜀。八月，魏明帝命曹真率主力由长安入子午谷，左将军张郃出斜谷，司马懿自荆州溯汉水出西城，将兵分三路会攻汉中。司马懿从西城开拓道路，水陆并进，沿着沔水逆流而上，直达朐忍，攻克新丰县，驻军丹口，后遇大雨班师。

231年春天，诸葛亮乘曹魏雍凉地区半年没有下雨，再次进行北伐，以木牛运粮，包围祁山堡，并在祁山堡东北修建卤城作为蜀军大营，诸葛亮又招揽鲜卑人轲比能，轲比能起兵到石城响应汉军。

轲比能231年四月在北方的幽州贡马，并无响应诸葛亮之事，此处汉晋春秋记载有误，不应取信。

曹魏因大将曹真病重，曹睿改派司马懿为统帅屯于长安，领张郃、费曜、戴陵、郭淮等人抵抗。

231年2月诸葛亮进军祁山、卤城。《后主传》“九年春二月，亮复出军围祁山，始以木牛运。”兵分水、旱两路。旱路走祁山道。水路走嘉陵道。水路是第三次北伐的成果，取得武都郡，控制了西汉水、漾水、浊水。《华阳国志》明载“平恐漕运不给”。

水运缩短了战线。漾水水运在东汉时代就有。《后汉书·虞诩传》载“诩乃自将吏士，案行川谷，自沮至下辩数十里中，皆烧石翦木，开漕船道，以人僦直雇借佣者，于是水运通利，岁省四千余万。诩始到郡，户裁盈万。及绥聚荒余，招还流散，二三年间，遂增至四万余户。盐米丰贱，十倍于前”。

沮县在汉安帝时代已经是颇具规模的货物集散地，《水经注丶漾水》载“漕谷市在沮”。沮县在沔水旁边。蜀汉后来又在西汉水（嘉陵江）边建立新港口——武兴，设武兴督。“驻守嘉陵江边的武兴城（今略阳县城），城开西北一门，外有仓垒”——吴镇烽的《陕西地理沿革》“武兴故城条”陕西人民出版社1981年出版”。正对江面仓储之粮，由嘉陵江运来。沟通沮县和武兴的是“沮水枝津”“两当溪”，虞诩通漕运。

《水经注·漾水》“汉水又南入嘉陵道，而为嘉陵水。”“汉水又东南于盘头郡南，与浊水合。”“（两当）水出陈仓县之大散岭，西南流入故道川，谓之故道水。”又说“故道水南入东益州之广业郡界，与沮水枝津合，谓之两当溪，水上承武都沮县之沮水渎，西南流，注于两当溪。”“又西南，注于浊水”。

这一带在东汉时代由于水运兴起是非常富庶的，诸葛亮路过看到这里密布的遗迹坟冢，感慨到“祁山去沮县五百里，有民万户，瞩其丘墟，信为殷矣。”

3月诸葛亮抵达天水。同期，司马懿屯长安，向陇右进兵。《明帝纪》“三月，大司马曹真薨。诸葛亮寇天水，诏大将军司马宣王拒之。”

不巧三月曹真去世，司马懿临时从荆州空降，《晋书·宣帝纪》载“乃使帝西屯长安，都督雍、梁二州诸军事”。抵御诸葛亮。

《魏书》曰：“初，亮出，议者以为亮军无辎重，粮必不继，不击自破，无为劳兵”魏人开始没有发现诸葛亮的辎重，实际上诸葛亮采用了水运，魏军斥候在陆地上就没有发现，辎重由西汉水而来。

司马懿进军途中，张颌劝其分兵设防雍、郿，确保后方“分军往雍、郿为后镇。”司马懿拒绝。事后证明，诸葛亮确实想打击关中后方，卤城之战后给李严三策的上策就是“上计断其后道。”可惜李严没有采用，否则雍、郿无防或弱防。

这时候陇右只有郭淮、费曜，而且这两个人在前一年10月——12月之间，刚被魏延、吴懿，破于阳溪。这时候诸葛亮率领的蜀汉主力，对郭淮有优势兵力。