孔明得知此事后大喜，说：“我要伐魏已经很久了，只是有司马懿总领雍、凉的兵马。现在他已经中计被贬，我还有什么可担忧的！”次日，后主早朝，大会官僚，孔明出班，上《出师表》一道。表曰：“臣亮言：先帝创业未半，而中道崩殂；今天下三分，益州罢敝，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣，不懈于内；忠志之士，忘身于外者：盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气；不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科，及为忠善者，宜付有司，论其刑赏，以昭陛下平明之治；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必得裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用之于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠以为督。愚以为营中之事，事无大小，悉以咨之，必能使行阵和穆，优劣得所也。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也！侍中、尚书、长史、参军，此悉贞亮死节之臣也，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。臣本布衣，躬耕南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，谘臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间：尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧虑，恐付托不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，甲兵已足，当奖帅三军，北定中原，庶竭弩钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都：此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效则治臣之罪，以告先帝之灵；若无兴复之言，则责攸之、祎、允等之咨，以彰其慢。陛下亦宜自谋，以谘诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激！今当远离，临表涕泣，不知所云。”
整个朝廷都被孔明的言辞所感动。后主也深感孔明之忠诚，对其北伐之计表示全力支持。于是，孔明得以全面展开他的北伐计划，一场轰轰烈烈的北伐战争即将拉开序幕。
后主览阅孔明的《出师表》后，感慨道：“相父南征，经历了无数艰难险阻，方才回到都城，还未坐稳，如今又要北征，我真担心你会过于劳累。”孔明回答道：“臣受先帝的托孤重任，日夜不敢有丝毫怠慢。现在南方已经平定，我们没有了内顾之忧，如果此时不去讨伐贼寇，恢复中原，更待何时？”
就在这时，班部中的太史谯周站出来奏道：“臣夜观天象，发现北方旺气正盛，星曜倍明，此时北伐恐怕不利。”他转向孔明说道：“丞相深明天文，为何还要强行北伐呢？”孔明回答道：“天道变化无常，我们怎能拘泥固执？我现在暂且将大军驻扎在汉中，观察魏国的动静后再行动。”谯周苦苦劝谏，但孔明不肯改变计划。
于是，孔明留下郭攸之、董允、费祎等人担任侍中，总摄宫中之事。又留下向宠担任大将，总督御林军马。蒋琬被任命为参军，张裔担任长史，掌管丞相府事务。杜琼担任谏议大夫，杜微、杨洪担任尚书。孟光、来敏担任祭酒，尹默、李譔担任博士。郤正、费诗担任秘书，谯周则继续担任太史。这些内外文武官僚共计一百余员，共同管理蜀国的事务。
孔明受诏归府，唤诸将听令：
前督部——镇北将军、领丞相司马、凉州刺史、都亭侯魏延；
前军都督——领扶风太守张翼；
牙门将——裨将军王平；
后军领兵使——安汉将军、领建宁太守李恢，
副将——定远将军、领汉中太守吕义；
兼管运粮左军领兵使——平北将军、陈仓侯马岱，
副将——飞卫将军廖化；
右军领兵使——奋威将军、博阳亭侯马忠，抚戎将军、关内侯张嶷；
行中军师——车骑大将军、都乡侯刘琰；
中监军——扬武将军邓芝；
中参军——安远将军马谡；
前将军——都亭侯袁綝；
左将军——高阳侯吴懿；
右将军——玄都侯高翔；
后将军——安乐侯吴班；
领长史——绥军将军杨仪；
前将军——征南将军刘巴；
前护军——偏将军、汉城亭侯许允；
左护军——笃信中郎将丁咸；
右护军——偏将军刘敏；
后护军——典军中郎将官雝；
行参军——昭武中郎将胡济；
行参军——谏议将军阎晏；
行参军——偏将军爨习；
行参军——裨将军杜义，武略中郎将杜祺，绥戎都尉盛孛攵；
从事——武略中郎将樊岐；
典军书记——樊建；
丞相令史——董厥；
帐前左护卫使——龙骧将军关兴；
右护卫使——虎翼将军张苞。
以上一应官员，都随着平北大都督、丞相、武乡侯、领益州牧、知内外事诸葛亮。分配已经确定，还传令给李严等人守卫川口以抵御东吴的进攻。在建兴五年春三月丙寅日，选定为出征魏国的日子。
忽然，帐下一位老将军厉声而进：“我虽然年老，但仍有廉颇之勇，马援之威。这两位古代的英雄都不服老，为什么不用我呢？”众人看去，原来是赵云。孔明说：“我自从平定南方回来，马孟起病故，我非常惋惜，觉得像是失去了一条臂膀。如今将军已经年纪大了，稍有不慎，可能会动摇一世的英名，减弱蜀中的战斗力。”赵云厉声说：“我自从跟随先帝以来，临阵不退，遇敌就冲上去。大丈夫能够死在战场上，是幸福的事，我又有何遗憾？愿意做前锋！”孔明再三劝阻，但赵云说：“如果不让我做前锋，我就撞死在台阶下！”孔明说：“既然将军要做前锋，就需要有一人同去。”话还没说完，一位人应声道：“虽然我才华平平，但愿意辅助老将军先带一支军队去先破敌军。”孔明看过去，原来是邓芝。孔明非常高兴，立即派遣精兵五千人和十位副将跟随赵云、邓芝出征。
孔明出发时，后主亲自引领百官送行，送到北门外十里。孔明辞别后主后，旗帜招展，戈戟密布，领军向汉中进发。与此同时，边境得知了这个消息，立刻报告给洛阳。曹睿当天召开朝会，近臣奏报：“边境官员报告称，诸葛亮率领三十余万大军，出屯在汉中，并派赵云、邓芝为前锋，准备进入我们的境内。”曹睿大为惊慌，问群臣：“谁可以担当将领，击退蜀军？”突然，一人站出来回答：“臣的父亲死在汉中，我对此恨之入骨，至今未能报仇。如今蜀军入侵我境，臣愿引领自己的部队，请求陛下赐予关西的兵马，前去击败蜀军，为国家效力，报答父仇，即使万死也无怨言！”
众人看去，原来是夏侯渊之子夏侯楙。夏侯楙字子休，性格急躁，又非常吝啬，从小就是夏侯惇的养子。后来夏侯渊被黄忠斩杀，曹操心疼他，将女儿清河公主嫁给他，因此在朝中备受尊敬。尽管夏侯楙掌握着兵权，但从未亲自上阵。此时他自请出征，曹睿立即任命他为大都督，调遣关西各路军队前去迎敌。司徒王朗劝阻道：“不可行。夏侯驸马素来未曾经历战阵，现在却赋予他如此重任，非他所适任。再加上诸葛亮足智多谋，精通韧略，不能轻敌。”夏侯楙怒喝道：“司徒难道与诸葛亮勾结，打算内应吗？我自小跟随父亲学习兵法，深通军略。你为何欺我年幼？如果我不能生擒诸葛亮，发誓不回见天子！”王朗等人都不敢说话。夏侯楙辞别魏主，星夜赶往长安，调动二十余万关西军马前来对抗孔明。