建兴十二年（公元234年），诸葛亮第五次北伐，诸葛亮出武功五丈原。因未能成功抢占北原而与魏军僵持达百余日。秋，诸葛亮逝世，蜀军退回汉中，至此诸葛北伐结束。
【《三国志·卷三十五·蜀志·诸葛亮传》：十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运，据武功五丈原，与司马宣王对於渭南。亮每患粮不继，使己志不申，是以分兵屯田，为久驻之基。耕者杂於渭滨居民之间，而百姓安堵，军无私焉。】
军事发明
诸葛亮作为军事家在历代兵家也得到了较高的认可。司马懿在诸葛亮死后，看到诸葛亮的营垒，称赞其为“天下奇才”。
唐太宗与李靖在《唐太宗李卫公问对》中多次提到诸葛亮的治军之法与八阵图，给予了极高的评价，并且表明陈寿在《三国志》中对诸葛亮的评价是“史官鲜克知兵，不能纪其实迹焉”。唐朝时亦将诸葛亮评选为武庙十哲之一，与张良、韩信、白起等九位历代兵家享同等地位。
诸葛亮亦作诸多军事着述，如《南征》《北伐》《北出》等，对中国军事界有一定的贡献。诸葛亮在技术发明上亦有灵巧的表现，如改良连弩。诸葛亮亦推演了兵法，作八阵图，直至唐代将领李靖仍然十分推崇。
【《三国志·卷三十五·蜀志·诸葛亮传》：亮性长於巧思，损益连弩，木牛流马，皆出其意；推演兵法，作八陈图，咸得其要云。】
主要发明：
孔明灯
木牛骝马
八阵图
诸葛连弩
木兽
孔明锁
竹枪
孔明棋
经济
诸葛亮在汉中休士劝农期间，利用了汉中的经济条件，因地制宜地采取了一系列发展生产的得力措施，使北伐军资基本上就地得到了解决，诸葛亮死后，蜀汉军撤退，魏军还在蜀营中“获其图书、粮谷甚众”。这正说明了诸葛亮休士劝农，实行军屯耕战的效果。当地人民生活好了，就可以招来更多的人口，使地广人稀的汉中重新得到发展，逐步到达人多、粮多的良性循环，使百姓“安其居，乐其业”。经诸葛亮“踵迹增筑”的“山河堰”等水利工程至今还是汉中地区灌溉面积最大的水利工程。据李仪祉考察而知，“山河堰尚灌褒城田八千余亩，灌南郑县田三万零六百余亩，灌酒县七千余亩，共四万六千余亩。”汉中市的六大名池，至今仍被利用。据考古调查统计，全区至今尚保留有汉以来的古堰七十多处，一些堰渠经历代使用维修，一直延用至今。同时各地在继承和学习古代开发利用水利资源经验的基础上，又不断增修了大批塘、库、陂池等水利设施。仅勉县就增修了能蓄十万立方水的水库三十七个；塘与陂池达三百多个；冬水田至今仍有五万多亩。上述实事说明，汉中盆地古代农田水利设施至今所产生的实际效用和不断改进利用，与诸葛亮当年在汉中休士劝农时，开拓农田、兴修水利、发展生产的丰功伟绩是分不开的。
民族
在边疆治理上，诸葛亮重新划分行政区，增加郡的数量、大力推进郡县制，并通过将地方态度恶劣的豪强迁往成都的策略进一步削弱地方势力。同时，他还笼络当地各民族首领以及大姓氏族，许以特权协助蜀汉政权统治蜀地南部地区。他推行少数民族与汉族官吏交流制度，增强蜀汉政权对南部地区的管理。除此之外，诸葛亮还在少数民族地区推广先进的汉族农业技术，提高当地生活水平，并允许汉人前往少数民族地区生活。另外，诸葛亮不仅尊重当地少数民族信仰，也利用当地人信奉鬼神的风俗，宣扬封建君臣关系，强化蜀汉政权的正统性。蜀汉西北部生活着氐、羌两个民族。由于此处是蜀汉与曹魏的边界之地，诸葛亮希望与此处建立更有效的联系。为此，他实行以军事镇压为主、安抚为辅的边疆治理政策。另外，他还通过重用氐、羌民族中有较大威望的马超和姜维两位将军来加强氐、羌民族与蜀汉的关系。
书法
诸葛亮所处的时代，正是中国书法艺术趋向成熟的时代。诸葛亮喜爱书法，在青少年时代就进行过刻苦的训练，能写多种字体，篆书、八分、草书都写得很出色。
南朝梁陶弘景是一位大书法家，他所着《刀剑录》记载：“蜀章武元年辛丑（公元221年），采金牛山铁，铸八铁剑，各长三尺六寸，……并是孔明书作风角处所。”
虞荔《古鼎录》记载：“诸葛亮杀王双，还定军山，铸一鼎，埋于汉川，其文曰：定军鼎。又作八阵鼎，沉永安水中，皆大篆书。”“先主章武二年（公元222年），于汉川铸一鼎，名克汉鼎，置丙穴中，八分书又铸一鼎于成都武担山，名受禅鼎；又铸一鼎于剑山口，名剑山鼎。并小篆书，皆武侯迹。”“章武三年（公元223年）义作二鼎，一与鲁王，文曰：‘富贵昌，宜侯王。’；一与梁王，文曰：‘大吉祥，宜公王。’并古隶书，高三尺，皆武侯迹。”
北宋时周越所着《古今法书苑》也记载：“蜀先主尝作三鼎，皆武侯篆隶八分，极其工妙”。南朝陶弘景，距诸葛亮仅二百余年时间，他的见闻和记述应是有事实依据的。
宋徽宗宣和内府的《宣和书谱》卷13记载：诸葛亮“善画，亦喜作草字，虽不以书称，世得其遗迹，必珍玩之”。又说：“今御府所藏草书一：《远涉帖》。”这说明到北宋末期（公元1119-公元1125年）在皇宫内府还珍藏有诸葛亮的书法作品。南宋陈思《书小史》记载：诸葛亮“善其篆隶八分，今法帖中有‘玄漠太极，混合阴阳’等字，殊工”。
诸葛亮在政务和军事活动中，也常有练习书法。《常德府志》记载：“卧龙墨池在沅江县西三十里卧龙寺内。俗传汉诸葛武侯涤墨于此寺，因名。”诸葛亮在常德一带活动的时间，是在赤壁大战之后，战事十分紧张频繁，他却不忘练习书法。
绘画
唐朝张彦远在《历代名画记》中写道：“诸葛武侯父子皆长于画。”张彦远还在其《论画》一书中，记载了当时绘画收藏与销售的情况。他说：“今分为三古以定贵贱，以汉、魏三国为上古，则赵岐、刘亵、蔡邕、张衡、曹髦、杨修、桓范、徐邈、曹不兴、诸葛亮之流是也。”
张彦远记述当时一些近代画家如阎立本、吴道子等人绘画作品的售价：“屏风一片值金二万，坎者售一万五千，”“一扇值金一万。”并说汉魏三国（即上古）画家的作品，在唐代已是“有国有家之重宝”，“为希代之珍”。张彦远他的记述中，可以大致看到诸葛亮在中国美术史上的历史地位和艺术成就。
东晋史学家常璩的《华阳国志》记载：“南中，其俗征巫鬼，好诅盟，投石结草，官常以诅盟要之。诸葛亮乃为夷作图谱，先画天地日月君长城府，次画神龙，龙生夷及牛马驼羊。后画部主吏，乘马幡盖，巡行安恤。又画夷牵牛负酒赍金宝诣之之象，以赐夷，夷甚重之。”
从以上记载可以看出，诸葛亮的确具有非凡的绘画才能。他的画作既取材于现实生活又有神奇而丰富的想象（如神龙等），而且构图宏伟，场面博大。
音乐
诸葛亮精通音律，喜欢操琴吟唱。陈寿《三国志·诸葛亮传》记载：“玄卒，亮躬耕陇亩，好为梁父吟。”盛弘之撰《荆州记》载：“襄阳西北十许里，名为隆中，有诸葛孔明宅。”又载：“宅西背北临水，孔明常登之，鼓琴以为《梁父吟》，因名此山为乐山。”当然还有卧龙吟，真是千古绝唱，《中兴书目》记载：“《琴经》一卷，诸葛亮撰述制琴之始及七弦之音，十三徽取象之意。”谢希夷《琴论》也记有：“诸葛亮作《梁父吟》。”《舆地志》记载：“定军山武侯庙内有石琴一，拂之，声甚清越，相传武侯所遗。”从以上记载就足以看出：诸葛亮在音乐方面有着很全面的修养和很高的艺术成就。他既长于声乐——会吟唱；又长于器乐——善操琴；同时他还进行乐曲和歌词的创作，而且还会制作乐器——制七弦琴和石琴。不仅如此，他还写有一部音乐理论专着——《琴经》。
轶事典故
蜀主八剑
据《古今刀剑录》记载，章武元年（公元221年公元175），刘备在金牛山采得铁矿，铸造八柄宝剑，一把刘备自己佩戴，其余七把分别赐予刘禅、刘永、刘理、诸葛亮、关羽、张飞、赵云。每把剑都取了好听的名字，并让诸葛亮在剑上铭字。
【《资治通鉴》：（章武元年）夏，四月，丙午，汉中王即皇帝位于武担之南，大赦，改元章武。《古今刀剑录》：蜀主刘备，以章武元年岁次辛丑采金牛山铁铸八剑，各长三尺六寸。一备自服，一与太子禅，一与梁王理，一与鲁王永，一与诸葛亮，一与关羽，一与张飞，一与赵云。并是亮书，皆作风角处所，有令称。】
蜀汉灭亡后，蜀主八剑一直下落不明。后来诸葛亮佩剑章武剑被李师古所得，李师古将此剑据为己有，并改名师古剑。
【《博物志》：蜀相诸葛孔明所佩剑也。乃改名师古，为奏，请为章武焉。盖蜀主八剑之一也。】
相关发明
在高承《事物纪原》中，有记载诸葛亮南征班师时，正遇风起，不能渡河，孟获说这是猖神作怪，只要用人头和牲畜祭祀，便会风平浪静。但诸葛亮觉得用人头太残忍了，于是用面粉搓成人头状，混上牛、羊等肉去替代，名为馒头。（又有一说，馒头乃张飞征蜀时发明）。
另外，相传诸葛亮担任军师中郎将时，因解决粮食问题，向百姓询问了当时名为“蔓菁”的野菜的种植方法，并下令士兵开始种蔓菁，补充军粮，后世便把这菜称为诸葛菜。
亦有传说指诸葛亮另有一儿诸葛怀与一女诸葛果。在晋朝时曾召录汉代名臣之后裔到京城任职，但诸葛怀推辞，自给自足，在家终老。而诸葛果则相传在成都西南乘烟观修行和成仙升天。
在山区的居民过去要放送消息，会施放孔明灯，相传是诸葛亮传下来的。又有说诸葛亮南征时发明一种铜鼓，称为“诸葛鼓”，白天做饭，晚间可敲它作警报。而现有许多成语，如“事后孔明”，意思是等到事情过后才发表各种高论，自以为先知；也有“三个臭皮匠，胜个诸葛亮”，意思是指形容集体智慧的伟大。在云南（三国时南中之地），佧佤族有传说指诸葛亮曾教他们祖先盖房子、编竹箩；傣族传说指当地的佛寺大殿屋顶就是仿照诸葛亮的帽子建造的。公元201年到公元208年，刘备雄踞新野，与诸葛亮、关羽、张飞共图大业。诸葛亮深感军队要行军打仗，朝比暮彼，居无定所，置饮困难，便潜心研究试验发明了臊子，作为战时应急食品被军兵交口称赞，后来传入了民间。
孔明择妇
荆州名士黄承彦听闻诸葛亮想要结婚，就去找诸葛亮对他说：“听说你要选妻，我家中有一丑女，虽头发黄、皮肤黑，但是其才华可与你相配。”于是诸葛亮便答应了这门亲事，迎娶黄承彦之女为妻。
诸葛亮娶丑妻的事情遭受到了当时人的嘲笑，并因此流传说一句谚语，叫作：“莫作孔明择妇，正得阿承丑女”。但也有黄月英其实是美女，黄承彦为了考验诸葛亮而故意将黄月英说成是丑女的说法。
【《襄阳记》：黄承彦者，高爽开列，为沔南名士，谓诸葛孔明曰：“闻君择妇；身有丑女，黄头黑色，而才堪相配。”孔明许，即载送之。时人以为笑乐，乡里为之谚曰：“莫作孔明择妇，正得阿承丑女。”】