曹操经略陇右，是其统一北方的一个组成部分。早在官渡之战前，曹操为防止袁绍西图关陇、连接羌胡，接受谋士荀彧建议，对关西韩、马二部抚以恩信，使其归附，消除了腹背受敌之虞；后又以汉献帝名义征马腾入侍，诏拜其子马超为偏将军，以代其父统军。曹操在赤壁之战失利后，转而西向经略陇右，声言攻打汉中张鲁，实则欲铲除马超在凉州的势力。建安十六年（公元211年），曹军入关，马超无法抵挡，遂提出割地求和，被曹操拒绝，曹操又成功地离间了韩遂与马超部，一举攻破陇右联军，韩、马等败回凉州。当时陇右等凉州地区，除了韩遂、马超等军阀外，还有很多羌汉割据势力，曹操采取各个击破的方略，一一平定，陇右尽归曹操。

　　诸葛亮“五出祁山” 魏蜀争夺天水

　　公元216年，曹操进爵魏王，这使以复兴汉室为己任的刘备深感不安；同时，曹操平定陇右后，转而在东部与孙权角逐。因此，刘备等认为“率益州之众出于秦川”，兴复汉室的时机成熟，遂决定北伐。

　　公元228年开始，诸葛亮先后“五出祁山”实施北伐，其中有三次用兵陇右天水一带。第一次出祁山北伐，诸葛亮做了充分准备，为了迷惑魏军，他采用声东击西的策略，扬言从褒斜道北上攻打郿县（今陕西眉县），并派赵云、邓芝出据箕谷（今汉中市北）制造出兵假象，吸引曹真大军前往据守。而诸葛亮则亲率六万蜀军从汉中出阳平关（今陕西勉县西），入武都郡（今成县西），渡西汉水到达祁山（今礼县祁山乡境）。蜀军突然进军陇右，引发天水、南安、安定三郡吏民惊惧，接连降蜀，冀城失陷，一时关中响震。魏明帝亲往长安，指挥右将军张郃率五万军队前往抵御。为了阻断魏军援兵西进，诸葛亮命参军马谡率裨将军王平为前锋，北上抢占关陇要塞街亭（今秦安陇城镇）。熟读兵书但缺乏实战经验的马谡，违背诸葛亮的既定部署，占据街亭南山驻扎，欲居高临下、背水击敌，但张郃围而不攻，绝其水道，致使马谡大败，“兵将不复相录”。诸葛亮只好退兵返回，三郡为曹真、张郃收复。街亭之战不仅使诸葛亮北伐毁于一旦，而且失去了街亭、冀城等重要据点。但这次北伐也有重要收获，一是引发三郡吏民归蜀和地方官吏的相互猜忌，迫使“凉州上士”姜维投奔诸葛亮，后成为诸葛亮北伐事业的继承人。二是诸葛亮在返回途经西县（今礼县）时，迁千余家至汉中。

　　街亭之战后不久，曹魏主力东调与东吴交战，诸葛亮认为曹魏陇右防御空虚，是北伐的有利机会，公元229年，第二次出兵祁山，他命陈式攻武都、阴平，陈式攻下武都郡治下辨县（今成县）。魏将郭淮带兵前来救援，被诸葛亮截击于建威（今西和县北），郭淮兵败，被蜀军追击到祁山。建威之战蜀军获得“降集氐羌，兴复二郡”的胜利，将疆土由汉中扩至陇南。

　　诸葛亮第三次祁山之战与司马懿交战，是诸葛亮北伐中规模最大的一次。公元231年二月，诸葛亮出汉中首先包围祁山魏军，又乘魏军主力未到之机，抢收上邽（今天水）城外小麦。司马懿到达上邽后，南下直逼祁山，诸葛亮避其锋芒，分兵三万绕道攻上邽，打败前来支援的郭淮，占取上邽城。司马懿回师对峙，诸葛亮又南撤驻卤城（今礼县盐官镇），司马懿也尾随而来，占山筑营，待而不攻，诸葛亮接连挑战，司马懿不为所动，连部下都嘲笑他畏蜀如虎。后司马懿让张郃从祁山之南出兵侧翼配合，他正面出兵，但一战即败，损失甲士三千，铠甲、角弩无数。此后，司马懿据险守营，任凭诸葛亮屡屡挑战而坚壁持重不出，从夏至秋形成对峙局势。后蜀军粮草不济，李严又运粮失期，假传后主刘禅撤兵旨意，诸葛亮不知有假，只好放弃卤城、祁山退兵。退兵时诸蜀军在木门道（今天水秦州区西南牡丹乡境）设伏射杀魏军名将张郃。

　　公元234年，诸葛亮出汉中经褒斜道直入关中攻魏，占据五丈原（今陕西岐山渭河南），与司马懿隔河对峙，诸葛亮积劳成疾死于军中，他的北伐事业就此结束。

　　姜维北伐与邓艾灭蜀

　　姜维是天水冀县（今甘谷）人，年少时父亲去世，与母亲相依为命。投奔蜀汉后，其母被要求写信劝姜维回归，他母亲写信让他寻求“当归”，姜维回信说：良田百顷，不在一亩，但有“远志”，不在“当归”。表达了他志在兴复汉室的远大抱负，成为千古传诵的佳话。姜维做事勤勉，思虑精密，不仅敏于军事，深解兵意，而且心存汉室，又知晓羌戎风俗，深得诸葛亮器重。诸葛亮去世后，他继承诸葛亮北伐事业开始伐魏。