诸葛亮遂向他陈说了三分天下之计，分析了曹‘操’不可取，孙权可作援的形势；又详述了荆、益二州的州牧懦弱，有机可乘，而且只有拥有此二州才可争胜天下；更向刘备讲述了攻打中原的战略。这篇论说后世称之为《隆中对》。刘备听后大赞，力邀诸葛亮相助，于是诸葛亮便出山入幕。刘备常常和他议论，关系也日渐亲密。关羽、张飞等大感不悦，刘备向他们解释道：““我有了孔明，就像鱼得到水般，希望诸位不要再说了。””关羽、张飞等便不再抱怨。
诸葛亮所提出的《隆中对》是此后数十年刘备和蜀汉的基本国策。
建安十三年（208年），刘表之妻刘琦后母蔡氏屡进谗言，刘表对刘琦渐渐不悦。刘琦数次向诸葛亮请教自安之术，但诸葛亮每每推辞，刘琦便在一次饮宴时用上屋‘抽’梯之计令诸葛亮说出解决办法，诸葛亮便反问刘琦：“你不见到‘春’秋时期申生在内而有危险，但重耳（指的是晋文公）在外却可得安吗？”当时黄祖被东吴杀害，刘琦便上荐为江夏太守外求自保。同年八月，刘表病逝，其二子刘琮继位，听到曹‘操’南下的消息，遣使投降。刘备在樊城知道后，率军队和百姓南逃，曹军在当阳长坂追上并大破刘军。
刘备败走夏口，而孙权之前又派鲁肃到来观察情况，并向刘备建议向孙权求救，诸葛亮便自荐到柴桑作说客，与鲁肃结为朋友。
到达柴桑后，诸葛亮面见孙权，先用二分法给孙权两个选择，“如果能以吴、越的军力与中原之国抗衡，不如早和曹‘操’断‘交’”；另一个选择则是‘激’将法，“如果认为不能抵挡，为何不停止军事行动，向北方称臣呢！”孙权却反问诸葛亮，刘备又何解不投降。诸葛亮便提高刘备身价，说刘备有气节，绝不投降，以向孙权显示刘备的决心。孙权大怒，誓言不会向曹‘操’投降，但却有所担心，刘备还有多少兵力战斗。诸葛亮最后才分析两军的情况，先说出自军散兵归还和关羽水军有万人，加上刘琦凡江夏士兵亦不下万人，再说出曹军远来疲弊，追刘备时，又用轻骑一日一夜行了三百多里，正是“强弩之末，势不能穿鲁缟”；而且北方人不习水战，荆州百姓又是被‘逼’服从曹‘操’，不是心服；最后肯定地说曹‘操’必定可打败。孙权十分高兴，后又受到鲁肃、周瑜的游说，决定联刘抗曹，派周瑜、程普、鲁肃等率三万水军，与曹‘操’开战。
诸葛亮随军回到刘备处；十一月，曹‘操’大军在赤壁遭遇孙刘联军火攻，曹‘操’军遭受了非常大的损失，而此时曹‘操’军中又爆发瘟疫，曹‘操’不得已引军北还。
赤壁之战后，刘备于建安十三年十二月平定荆南四郡，任命诸葛亮为军师中郎将，住于临烝，督令零陵、桂阳、长沙三郡，负责调整赋税，充实军资。
建安十六年（211年），益州牧刘璋派法正、孟达请刘备助攻张鲁。诸葛亮便与关羽、
张飞、赵云等镇守荆州。至次年十二月，刘备与刘璋决裂，还攻成都。诸葛亮便与张飞、赵云等入蜀助阵，留关羽负责荆州防务，分兵平定各郡县，与刘备一起围成都。至建安十九年（214年），刘璋投降，刘备入主益州。
诸葛亮受金五百斤，银千斤，钱五千万，锦千匹，并受任为军师将军，署左将军府事。
每当刘备出兵征伐，诸葛亮便负责镇守成都，为刘备足食足兵，如汉中之战就替刘备提供资援。
汉献帝延康元年（220年），曹丕篡汉自立。魏黄初二年（221年），群臣听到汉献帝被害的消息，劝已成为汉中王的刘备登基为帝，刘备不答应，诸葛亮用耿纯游说刘秀登基的故事劝刘备。于是刘备才答应，任诸葛亮为丞相、录尚书事，假节；同年张飞被害，诸葛亮领司隶校尉一职。
章武二年（222年）八月，刘备在东征夺回荆州的途中被打败，撤退至永安，诸葛亮大叹：“可惜法正故去，否则必能阻止陛下东征之举。”
至章武三年（223年）二月，刘备病重，召诸葛亮到永安，与李严一起托付后事，刘备对诸葛亮说：“你的才能是曹丕的十倍，必定能够安顿国家，终可成就大事。如果嗣子（刘禅）可以辅助，便辅助他；如果他没有才干，你可以自行取度。”诸葛亮涕泣地说：“臣必定竭尽股肱的力量，报效忠贞的节气，直到死为止！”刘备又要刘禅视诸葛亮为父。
延至四月，刘备逝世，刘禅继位，封诸葛亮为武乡侯，开设官府办公。不久，再领益州牧，政事上的大小事务，刘禅都依赖于诸葛亮，由诸葛亮决定。本来南中地区因刘备逝世而乘机叛‘乱’，诸葛亮因国家刚逝去君主，先不发兵，而派邓芝及陈震赴东吴修好。?
建兴三年（225年）‘春’天，诸葛亮率军南征，临行前刘禅赐诸葛亮金鈇钺一具，曲盖一个，前后羽葆鼓吹各一部，虎贲六十人。后诸葛亮深入不‘毛’之地讨伐雍闿、孟获，诸葛亮采取参军马谡的建议，以攻心为主，先打败雍闿军，再七擒七纵孟获，至秋天平定所有‘乱’事。蜀汉在南中安定