上庸城三面环水，孟达在城外树立木栅，加固城防。司马懿挥师渡水，毁其木栅，直逼城下。
太和二年（228年）正月，司马懿兵分八路攻城，仅十六天，孟达的外甥邓贤、部将李辅开城投降。
魏军入城，擒斩孟达，传首京师，俘获万余人。
司马懿回军，仍驻宛城，奖劝农桑，禁止浪费。南方吏民心悦诚服。
起初，申仪久在魏兴郡，专威弄权，擅自借皇帝名义刻制印信，私相授予。孟达被杀之后，申仪自生疑虑。当时各郡郡守见司马懿克敌制胜，纷纷奉礼祝贺。司马懿听之任之，并让人向申仪暗示。
申仪只好前来祝贺。司马懿乘机将他收捕，送往京师。司马懿又将孟达余众七千余家迁往幽州。不久蜀将姚静、郑他等率其部属七千余人来降。
这其中，就有孟达的妻妹张氏，司马懿本想纳而弃，不过，不久孕吐，仲达留之。也就是说，司马懿本来想把孟达的小姨子，纳过来玩儿玩儿，后来发现她妊娠反应，呕吐，就留下了。
那时候，战争连绵，杀人无数，大家都盼着生育，对生育怀有一种敬畏之心。
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当时边郡新附，户口不实。朝廷想加以核实，请司马懿进京，征询他的意见。司马懿认为，“贼以密网束下，故下弃之。宜弘以大纲，则自然安乐”。
魏明帝又问他吴蜀都该讨伐，应该先从何处着手？
司马懿回答说：“吴以中国不习水战，故敢散居东关。凡攻敌，必扼其喉而摏（cho
g）其心。夏口、东关，贼之心喉。若为陆军以向皖城，引权东下，为水战军向夏口，乘其虚而击之，此神兵从天而坠，破之必矣。”
魏明帝同意他的看法，命他回宛城备战。八月，大司马曹休不依计划，迳下皖城深入敌境接应诈降的吴将周鲂，在石亭被陆逊伏击，大败，曹休病死。
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太和三年（229年），蜀丞相诸葛亮第三次出兵攻魏，并占据武都、阴平二郡。
转年，魏明帝决定兴师伐蜀。升司马懿任大将军、加大都督、假黄钺，与大司马曹真一起伐蜀。
八月，魏明帝命曹真率主力由长安入子午谷，左将军张郃出斜谷，司马懿自荆州溯汉水出西城，将兵分三路会攻汉中。司马懿从西城开拓道路，水陆并进，沿着沔水逆流而上，直达朐忍，攻克新丰县，驻军丹口，后遇雨班师。
太和五年（231年）二月，蜀汉丞相诸葛亮率军第四出进攻魏，包围祁山贾嗣、魏平部，并以木牛流马运输粮草。魏明帝对司马懿说，“西方有事，非君莫可付者”，派他西驻长安，都督左将军张郃、雍州刺史郭淮等防御蜀军。
司马懿留部将费曜（yao）、戴陵率4000人守邽（gui），自率主力西救祁山。张郃劝司马懿分兵驻扎雍、郿两地，以作大军后镇，司马懿不同意，他说：“料前军独能当之者，将军言是也；若不能当，而分为前后，此楚之三军所以为黥布禽也。”
于是挺进喻麋，对战诸葛亮。
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蜀军退军后，军师杜袭、督军薛悌都预计诸葛亮第二年麦熟时还会入侵，建议趁冬天调运粮草，解决陇右粮少问题。
司马懿认为：“诸葛亮两次出祁山，一次攻陈仓，都受挫而返。即使以后他还会出兵，将不再攻城，而是寻求野战，地点必在陇东，而不会在西边。诸葛亮常以粮少为恨，回去后必然广积粮草，我估计不经过三年，他是不会出兵的。”
青龙二年（234年）二月，诸葛亮率军十万出斜谷攻魏。四月，诸葛亮至郿（mei）县，进驻渭水之南。司马懿率军渡渭水，背水筑垒阻击。
诸将想在渭北与诸葛亮隔水相持，司马懿说：“百姓积聚的粮秣财物都在渭南，这是必争之地。”
遂渡渭背水扎营。
当时，司马懿屯兵渭南。郭淮估计诸葛亮一定会争夺北原，主张先占领，他说：“如果诸葛亮跨过渭水登上北原，就可以连兵北山，断绝陇道，惊吓臣民和胡人，此乃国家安危之大患。”