马谡饱读兵书，一直充当幕僚，这回手握重兵，很想把书本知识施展一番。他率大军，来到街亭，不问实际情况，违背诸葛亮节度，仅令高详驻守旧城，护卫水源，主力不据险守城，反而舍水上山，驻在街亭南山上，企图实现兵书所说的置之死地而后生。他缺乏带兵经验，举措烦扰，并拒绝先锋王平一再的规谏。张军到后，直逼山下，切断马谡汲道，断绝水源，然后展开进攻。蜀军干渴难耐，遭攻击后，部队星散，兵将各顾自己，不相统率。魏将郭淮同时攻破高详军营。唯有王平率领千人，鸣鼓对峙。张怀疑有伏兵，不敢进逼。王平徐徐收集蜀军散兵，率将士撤回。魏援军占领街亭，进入了陇右。
诸葛亮智绝天下，因其有大胜经在心中。
街亭一失，战局逆转。诸葛亮不再享有陇右优势地位，进无所据，令西县人民千余家随军迁徒，退回汉中。三郡陆续被魏军平定。蜀军佯攻部队赵云、邓芝疏于戒备，在箕谷与曹真对垒时也以优势兵力失利。退却时，赵云亲自断后，烧毁褒斜道赤崖以北的阁道，迫使魏军停止追击，军资一无所弃，兵将也不相失。
这次北伐，造成出魏国不意、陇右兵力优势和三郡响应的大好局面，是以后北伐难以获得的。如果吴国、孟达在荆州配合攻魏，必将牵制魏军荆州兵力，也许连张也难于西调。诸葛亮在街亭之战用人不当，也未亲临前线。最后以封闭陇右作战失败和箕谷失利而结束了第一次北伐。