自街亭败张郃后，众将士对汉帝佩服不已，认为其有丞相之才，众将士心悦诚服，汉军空前团结。汉帝令关兴、张苞严守营寨不得懈怠，自领中军往祁山营寨而来。孔明携攻城器械已至祁山数日，并尝试攻打凉州城不克，听闻汉帝回师，即率赵云、魏延、孟获、王平、姜维至中军帐中拜见。群臣拜见毕，孔明曰：“抵达祁山之后，次日我军即列阵于凉州城外，欲以投石车陷城。然凉州城坚池深，守备森严，更有郭淮骁勇善战，数次领小股兵马出城突击投石车，我军分兵保护投石，无法全力攻城，雍凉不易攻破。郭淮来去如风，亦不能围歼，数次攻城均无功而返。”汉帝曰：“朕于街亭大败张郃，天水城中得此消息，必然胆寒，然郭淮有大将之才，待明日随朕一道至天水城外一探究竟。”
次日，命孔明坐镇祁山大营，汉帝亲率赵云、魏延、孟获、王平、姜维及一千骑兵前往天水，沿途命众将分兵设伏，至城外，仅余赵云及十余骑。汉帝等登土坡以观天水，国见城池坚固，守备严整，旌旗招展。汉帝挥马鞭遥知天水，对赵云曰：“此等坚城，仓促难下，急攻恐伤我将士性命，大军一旦损伤，则凉州难收，长安不克。眼下之计，须做长久对峙，待汉中破敌，曹真兵败则郭淮胆丧。”
正计议间，郭淮巡城至此段，遥见十余骑于城外土坡试探，料是敌军主将窥探虚实，当即点起守备马队，集合千余人马出城杀来。众军士见魏军冲出，急劝汉帝回避。汉帝大笑：“子龙尚能杀敌否？”赵云笑曰：“亮银枪彻夜长鸣，应在今日杀敌斩将。”二人即催马上前，十余骑紧随其后。两军将近，汉帝取弓搭箭，魏军小校应声落马，连毙三骑，大喝曰：“朕乃大汉天子。“赵云曰：“吾乃常山赵子龙！”取弓，往“郭”字大旗便射，旗随风飘落。汉帝大喜：“南屏山一箭断帆赵子龙，果然名不虚传。”二人回马勒缰，缓步而行。郭淮催兵追来，领兵冲锋在前，二人回身发箭，例不虚发，如是三番，射杀郭淮周边十余人。忽郭淮勒马止步，领大军回城，任汉帝挑衅，不做理会。魏军城门校尉不解曰：”汉兵仅十余骑，吾等一拥而上，捉了阿斗，立下不世之功岂不美哉？”郭淮曰：“刘禅、赵云善射，却未发一箭于吾，此乃诱敌之计，前方必有埋伏。”
汉帝见郭淮识破计谋，乃引兵回营。夜与孔明计议，移师至城下，掘壕沟围困凉州，并传檄汉中、成都，欲做持久战准备，加紧转运粮草，确保粮道安全，又几日，大军围困天水已毕。城内军马不敢出城，因街亭援军大败，城内骑兵又亲见汉帝悍勇，只加强守备，盼曹真早日攻下汉中，以解天水之围。于是汉帝引兵一万五千，攻掠临近府县。
至十月，大军出征已近半年，将士疲敝，兼之曹真攻汉中、阳平关甚急，战报一日三变。众将惟恐汉中城破，孤军悬于域外。魏延进曰：“凉州城坚，不能速胜，汉中危在旦夕。延愿得精兵五千，出街亭，沿秦岭山脚直奔长安，长安若破，曹真必败，凉州必克。”或曰：“不若全军回师至阳平关，联络李严，里应外合，围歼张郃，击退曹真。再转进雍凉，则破之必矣。”汉帝曰：“汉中大战必胜，曹真兵败之日，即是凉州城破之时。此战若不能一举而克凉州，则曹军必有准备，此后再难有寸进。不破凉州，誓不班师，有再言退兵者必斩！”
恰逢丞相府长史杨仪押送粮草至祁山，观营中士气低迷，乃上奏曰：“吾观史书，可于营中筑太鼓台，以振士气。”汉帝大喜，令杨仪监造太鼓台，众将士欢欣鼓舞，营中士气大振。
又两月，马岱、李严遣使来报，汉中、阳平关大破敌军，汉中缺粮，奏请汉帝加紧攻城，并将孙礼、赵俨押至祁山报捷。汉帝令将二将带至凉州城外示敌，凉州城中士气大衰，郭淮弃城而逃。汉帝趁机令大军攻城，仅二十日破凉州。郭淮趁机逃回关中。
