司马懿为魏明帝提出的作战方案涉及东线和中线两大战场，东关在东线，夏口在中线，所以他提出这样的建议并不算越权。
在曹魏三大战场中，司马懿是中线战场的总指挥，东线战场的总指挥是曹休，而西线战场一向由曹真负责，只是曹休此时并不在长安，他已被任命为大将军，留在洛阳协助魏明帝处理军务，在长安坐镇的是曹魏安西将军、都督雍凉诸军事夏侯楙。
夏侯楙是夏侯惇的儿子，他的妻子是曹操的清河公主，清河公主是曹操的大女儿，与曹操的长子曹昂都是刘夫人所生，从年龄上看她比曹丕可能还要大，所以夏侯楙应该是曹丕的姐夫，曹叡得叫姑父。
曹丕跟夏侯楙从小一起长大，二人关系很好，曹丕继位时就任命夏侯楙为安西将军，但夏侯楙没什么军事才干，对养生却很有研究，而且他比较好色，身边养了很多伎妾，清河公主因此与他感情不和。
草包误大事，但这是父皇生前的安排，又是自己的长辈，所以魏明帝一直没有变动夏侯楙的职务，这无疑成了曹魏阵营比较薄弱的一环。魏延看到了这种情况，向诸葛亮提出了一个大胆的作战方案：“曹魏在长安的守将是夏侯楙，是曹家的女婿，此人怯而无谋。现在给我5000精兵，再派5000人专门负责运粮食，由褒中出发，沿秦岭向东，走子午道北行，不用十天就可以到达长安。夏侯楙听说我突然杀到，必然乘船而逃。夏侯楙一走，长安只剩下御史、京兆尹这些官员，长安附近有横门邸阁的粮仓，加上百姓手中的散粮，足可以供人马食用，曹魏关外人马聚合好杀到长安，最少得20天，而丞相您率领大军从斜谷出来，绝对能赶到，这样就可以一举拿下咸阳以西的地盘！”
魏延的这个作战方案，就是历史上有名的“子午谷计划”。
子午谷就是子午道，是汉中与汉中之间的三条著名栈道之一。这三条栈道中最东边的就是子午道，与长安直线距离较近，出北面的午口即是关中平原，长安就在眼前，但此道最险；西边还有一条叫褒斜道，出南面的斜口之后是郿县，即董卓当年筑郿坞之处，此道路途较远，但路况相对较好。子午道和褒斜道之间还有一条傥骆道，因南口称傥、北口称骆而得名，此道几乎荒废，无法通行。
魏延的计划是由子午道和褒斜道同时出击，先在褒斜道佯攻，吸引和迷惑对手，然后把主攻方向放在子午道，出其不意拿下长安，之后两路大军会合，占领关中。
但是，这个作战计划被诸葛亮否决了。
诸葛亮认为这个计划太冒险，成功的可能性并不大，拿上万蜀军将士的生命作赌注，他不能干。魏延的“子午谷计划”因此没有机会实施，不仅魏延本人觉得遗憾，以至于以后仍对此念念不忘，而且后世也有不少人认为魏延的这个计划是可行的，诸葛亮过于保守了。
持这种观点的人认为，魏延久居汉中，对当地情况十分了解，在蜀、魏军力不对等的状况下，弱小的一方应出奇制胜，魏延的计划正可以达到这样的目的。
但客观地说这个计划确实过于冒险，要取得成功，关键是出其不意，但上万人、十多天的军事行动不让敌人察觉是不可能的，曹魏一定会在沿途派出很多侦察兵，一旦知晓蜀军动向，一方面会在山中依托险要地势进行袭扰和阻击；另一方面会调集重兵把守午口，使蜀军不得入关中。
即使费尽千难万险、做出重大牺牲后杀到长安城下，面对这个千年古都，能否立即得手希望也很渺茫。所以魏延的“子午谷计划”不是出奇制胜，而是纯粹的军事冒险。
《孙子兵法》说：“凡战者，以正合，以奇胜。”也就是说常规战法为“正”，出其不意为“奇”，二者必须结合起来，脱离常规战法的基础，一味出奇则未必制胜。以5000能战之兵去攻长安，虽是奇兵，但缺少常规战法作为基础就成为孤军。
夏侯楙虽然不是名将，但也不会看到区区几千人就弃城而逃，一旦夏侯楙不逃，魏延的计划就输掉了一大半。在冷兵器时代，兵家怕的不是野战，不是守城，而是攻城，即使一座孤城，久攻不下的战例也不胜枚举，魏延想率5000人攻进长安，可行性几乎没有。
诸葛亮决定不走栈道，而是出兵陇右，由左翼向曹魏发起进攻。
具体部署是：由镇东将军赵云、中监军邓芝率一路人马兵出褒斜道，作战略佯攻，吸引魏军的主力，诸葛亮自己率大军由汉中向西攻击，占领战略要地祁山，进而攻占曹魏控制下的陇右地区。
随诸葛亮进攻陇右的蜀将有刘琰、吴壹、王平、张翼、马岱、刘琰、马忠、廖化等人，参谋人员有杨仪、爨习、马谡、向朗等。这些人大部分都介绍过，只有张翼、马岱还比较陌生。张翼字伯恭，之前当过蜀汉梓潼郡太守，马岱是蜀汉已故骠骑将军马超的从弟，随马超征战，后一同归附蜀汉。
还有一个刘琰，之所以把它排在吴壹等人之前，是因为他的资历、地位都比众人高，他在刘备当豫州刺史时就追随左右了，后主继位后升任后将军，在名义上仅次于前将军李严。刘琰生性风流、善谈论，好车服饮食，被人视为奢靡，缺乏实际才能，同时他脾气不好，虽居高位却经常跟人闹意见，其中跟魏延尤其关系不和。
大军随后行动，赵云、邓芝率一部分人马进入褒斜道，大造声势，给人以杀入关中、直取长安的感觉，而诸葛亮率蜀军主力悄悄开往此战的首攻目标祁山。
祁山位于今甘肃省礼县以东，是汉水上游一条连绵50余里的小山脉，它西起北岈、东至卤城，汉水从其南面流过。此山虽小，却风景优美，每一座山峰都很秀美、挺拔，诸峰相对。之所以把首战的目标定在这里，是因为祁山有独特的地理位置。祁山往西北可通南安、陇西二郡，东北通天水郡，往南以及西南方向可通达汉中郡以及汉中通往益州的咽喉阴平，祁山因为扼蜀陇咽喉，控攻守要冲而成为兵家必争之地。
也就是说，无论从益州还是汉中，要去陇右必须过祁山，而占领了祁山，也就打开了通往曹魏凉州地区的道路。凉州是曹魏的西部屏障，由于历史原因，曹魏在这里的控制相对薄弱，攻取的难度最小。如果能占领凉州，就可以居高临下，向东直取雍州，诸葛亮认为这是攻取曹魏比较保险的做法。
凉州虽地广人稀，但它的陇右地区人口相对集中，河水丰沛，灌溉便利，自古便是粮食的重要产区，蜀汉国力有限，得到陇右可以增强国力，在与曹魏的对抗中可以增加胜算。陇右和凉州还盛产好马，对于以步兵为主的蜀军来说，这更是宝贵资源。
到达祁山后，诸葛亮给后主上了一道奏表，其中介绍了他所看到的祁山的一些情况：“祁山距离沮县500里，有1万户居民，站在山顶远望，可以看出这个地方确实很富有。”根据这份奏表可知，祁山之中有一座城堡，里面有上万户居民，这在当时绝对是大数目了，尤其是在偏僻的凉州。