却说姜维拔出剑来，想要斩杀魏延。孔明急忙阻止他说：“这是我命中注定要死了，不是文长的过错啊。”姜维这才作罢。这时孔明吐了几口血，躺到床上，对魏延说：“这是司马懿料到我生病了，所以派人来打探虚实。你赶紧出去迎敌。”魏延立刻上马，领兵杀出营寨。夏侯霸看到魏延，慌忙带兵后退。魏延奋力追赶了二十多里才返回。
孔明于是对姜维说：“我本来想竭尽忠诚和力量，收复中原，重新振兴汉室。无奈天意如此，我随时都可能死去了！我一生所学的东西，已经写成了书，共二十四篇，总计十万四千一百一十二字，里面记载了八务、七戒、六恐、五惧的方法。我遍看众将，没人可以传授，只有将军你可以接受。千万不要泄露出去！”姜维哭着下拜，接受了兵书。孔明又说：“我有‘连弩’的制造和使用方法，还没来得及用。你以后必定会用到，它是用铁折叠烧打制成的，铁箭长八寸，一张弩可以发射十支箭，我都画成了图纸，你可以照着图纸去制造。”姜维再次下拜，接过了图纸。孔明又说：“蜀中的各条要道都不必太过担心，只有阴平这个地方一定要格外留意。虽然地势险峻，但时间久了必然会出问题。”后来邓艾攻取蜀国，正是从这里成功的。孔明又唤长史杨仪进帐，交给一个锦囊，吩咐道：“日后魏延必定会谋反，等他谋反的时候再打开这个锦囊，到那时自然会有能斩杀魏延的将领。”这一天，孔明把各项事务一一安排完毕后，就昏迷不醒，到了晚上才苏醒过来，病情更加严重。这天夜里，他昏迷了好几次。孔明连夜写表章奏报后主，后主急忙派遣尚书仆射李福，连夜直奔五丈原，进帐拜见孔明问安。孔明让李福坐下，说道：“我不幸中途离世，白白耽误了国家大事，实在对天下人有愧啊。我死后会有遗表上奏天子，你们公卿大夫都要依照旧制行事，不可更改；我所任用的人，不可废弃不用。马岱忠诚仁义，以后应当重用。我的兵法都传授给了姜维，他日后能够守住西蜀。”李福听完，便告辞离去了。
孔明勉强支撑着病体，让手下人扶着上了小车，出营巡视各军营寨。只觉秋风吹在脸上，凉得刺骨。孔明泪流满面，长叹道：“我再也不能亲临战场讨伐贼人了！悠悠苍天，为何要让我走到这步田地！”叹息了许久，才回到帐中，病情越发沉重。他叫来杨仪，说：“王平、廖化、张嶷、张翼、吴懿这些人，都忠诚仁义，久经战阵，劳苦功高，可以托付重任。我死之后，所有事情都依照旧法办理。大军可以慢慢撤退。你是精通谋略的人，不用我多嘱咐。姜伯约智勇双全，可以负责断后。魏延后日谋反时，你只需照之前我给你的锦囊行事就行。”杨仪哭着下拜，领受了嘱托。孔明让人取来笔墨纸砚，在卧榻上写下遗表，奏报后主。那表文写道：
臣诸葛亮，身为丞相、武乡侯，叩首再拜，恭谨上表：臣听说生死自有常规，难以逃脱命中定数；如今大限将至，愿尽我微薄的忠诚。回想臣天性愚笨，又恰逢世事艰难，承蒙朝廷授予符节兵权，让我执掌国家大权，领兵北伐，却没能取得成功；怎料病入膏肓，生命只剩旦夕之间！恳请陛下清心寡欲，待己俭薄而爱护百姓；对先君尽孝道，对天下施仁义；提拔隐居的贤才，任用德才兼备之人；清除奸邪谗佞之徒，使社会风气淳厚。臣在成都的家中，有桑树八百株，薄田十五顷，家中子弟的衣食，自然丰足有余。至于臣在外任职期间，没有其他的财物安排，随身的衣食，全靠官府供给，没有另外经营产业来增加一丝一毫的财富。如果臣死的时候，绝不会让家中有多余的布帛，外面有多余的钱财，以免辜负先帝和陛下的厚爱。臣诸葛亮临终之际，禁不住泪流满面，怀着无比恳切的心情上表。
孔明写完遗表，吩咐杨仪说：“我死之后，不可立刻发丧。如果司马懿前来追击，就把我先前雕好的木像，安放在车上，用青纱罩住，别让人看见。你可指挥军队一左一右，布成‘长蛇阵’，收起旗帜，停住鼓声。要是魏兵追来，让兵马保持整齐，不许慌乱，再把我的木像推出来，让大小将士在两边列队。司马懿若是看见了，必定会慌忙退走。等魏兵退去，才能发丧。丧车上可以做一个神龛，让木像坐在里面，在它嘴里放七粒米，稍微加点水；脚下点一盏长明灯；把我的灵柩放在毡车里面；军营中要像平常一样安静，千万不可举哀，这样代表我的将星就不会坠落。我的阴魂自会前来镇守。先让后寨的军队出发，然后一营一营，缓缓撤退。你们文武百官都要尽心报国，不可辜负自己的职责。”杨仪领命，说：“丞相请少虑，我绝不敢违背您的吩咐。”
这天夜里，孔明让人扶着自己出来，仰望北斗星，指着其中一颗说：“这是我的将星啊。”众人看去，只见那颗星光芒闪烁，眼看就要坠落。孔明用剑指着它，口中念起咒语。念完咒语，急忙回帐时，就昏迷不醒了。忽然李福又到了，见孔明昏迷过去，说不出话，便大哭道：“我耽误国家大事了！”过了一会儿，孔明又醒了过来，睁开眼一看，见李福站在床前。孔明说：“你这次来，一定是天子问谁可以担当国家大事吧？蒋公琰可以。”李福说：“公琰如果不在了，谁能接替他呢？”孔明说：“费文伟可以接替。”李福还想再问，孔明却不再回答，溘然长逝。当时是建兴十二年秋八月二十三日，孔明享年五十四岁。后来晋朝史官陈寿评价他说：
诸葛亮治理国家时，安抚百姓，明确礼仪规范；精简官职，遵循灵活适宜的制度；待人真诚，处事公正。对那些尽忠报国、有益于时局的人，即便是仇人也必定奖赏；对触犯法令、懈怠职守的人，即便是亲信也必定处罚。对承认罪过、真心悔过的人，即便罪行严重也必定赦免；对用虚浮言辞巧言掩饰过错的人，即便罪行轻微也必定严惩。再小的善行也会给予奖赏，再小的恶行也会予以贬斥。他处理各种事务精明干练，能抓住事物的根本；他要求名义与实际相符，鄙视虚伪不实的作风。最终，在他治理的疆域内，人们既敬畏他又爱戴他。他的刑法政令虽然严厉，却没有人怨恨，因为他处事公正，而且劝诫明确。可以说，他是懂得治理国家的杰出人才，能与管仲、萧何相媲美。
蜀人杨戏称赞道：
忠臣英高，献策江滨。攀吴连蜀，权我世真。
受遗阿衡，整武齐文。敷陈德教，理物移风。
贤愚兢心，佥亡其身。诞静邦外，四裔以绥。
屡临敌庭，实耀其威。研精大国，恨于未夷。
唐贤元微之（元稹）所作的《孔明庙赞》原文为：
拨乱扶危主，殷勤受托孤。英才过管、乐，妙策胜孙、吴。
凛凛《出师表》，堂堂“八阵图“。如公全盛德，应叹古今无！
白乐天（白居易）有诗说先主刘备能够重用孔明，诗是：
先生晦迹卧山林，三顾那逢圣主寻。鱼到南阳方得水，龙飞天汉便为霖。
托孤既尽殷勤礼，报国还倾忠义心。前后出师遗表在，令人一览泪沾襟。
程伊川（程颐）的《挽孔明》诗原文为：
六出雄狮度剑关，运谋设策笑谈间。巍巍功业盖三国，凛凛威风镇八番。
羽扇纶巾扶社稷，忠肝义胆展江山。壮还未遂身先丧，提起令人血泪斑。
后来宋代尚书姚伯善凭依风向（或结合风云气候）来凭吊孔明时说：
火精秒暮当桓、灵，妖氛蔽日豺狼横。操虽汉相实汉贼，逼胁万乘迁神京。
二袁、刘表、孙破虏，坐视王室扬旗旌。豫州哀愍世无主，殷勤三顾茅庐行。
先生感激弃耒耜，坐间谈笑诛鲲鲸。运谋东吴破赤壁，长剑西指烟尘清。
托孤泣涕请继死，愿効忠贞竭股肱。祁山六出世罕匹，折冲不用施刀兵。
中兴功业耀神武，灭伏鼠盗潜无踪。苍天何事绝炎汉？半夜耿耿长星倾。
可怜豪俊志不遂，哽咽忿气空填胸！
宋代陈兰石先生感叹孔明的诗说：