公元223年（蜀汉章武三年）夏四月，刘备病逝，五月，刘禅即皇帝位，改元建兴。这一年六月前后，益州郡的汉族豪强雍闓，趁蜀国在夷陵新败、刘备病逝以及黄元叛乱的混乱时机，策动牂柯郡太守朱褒、越嶲郡叟王高定以及益州郡少数民族头领孟获等一起叛乱。他们杀死了益州郡太守正昂，又把接任的太守张裔抓起来送往东吴，越嶲郡则杀死了郡将焦璜，而牂柯郡则杀掉从事常颀，一起反对蜀汉政权。
由于蜀汉新遭大败，兵力损失巨大，加之刘备刚刚去世，国内局面需要整顿，因此，诸葛亮没有立即采取平叛的军事行动，而是采取了招抚的措施。但是并没有取得什么效果。
在北有曹魏大兵压境、东有孙权荆州军威胁，南有三郡叛乱的困难形势下，诸葛亮采取了“北抗曹魏、东和孙权”的战略，于223年10月派邓芝到东吴进行修好，并取得了外交上的成功。
接着，在224年积极进行兵力补充、整训等战役准备工作。这样，在225年初，已经具备了南下平叛作战的条件，于是，诸葛亮在成都开始组织这次南征战役。
蜀军参战的兵力失考，根据南中的地理位置、交通情况、对手实力以及参战将领情况来分析，数量应该不是很多：
南征战役总指挥：蜀汉丞相诸葛亮
西路军：估计在1.5万以上；主要将领：丞相诸葛亮、参军杨仪、越隽太守龚禄。战役目标：消灭越嶲郡（今四川西昌）高定的主力，随后进击益州郡，消灭雍闓、孟获军。
中路军：庲降都督李恢，估计兵力不多，其主要任务是从驻地平夷县（今贵州毕节）沿小路迂回益州郡（今云南东部），占领孟获的根据地，切断孟获援高定军的退路。由于需要翻山越岭迂回，兵力大约在2000人左右。
东路军：门下督马忠，因为对手比较弱，兵力也不会很多，估计在2500人左右。其战役目标为直取最东面的牂柯郡（今贵州黄平西南）、消灭朱褒的叛军。实际上马忠军完成这个目标后没有再西进与诸葛亮会合，而是留在当地进行抚恤等工作了。因为牂柯郡距离益州郡也很远，要等马忠从牂柯来会合，时间上是不够的。
这样的话，诸葛亮南征军的总兵力大约在2万人（或者略多）。而许多当时蜀国有名的大将均没有参加这次战役，比如：魏延、赵云、吴壹等。连担任过越嶲太守的马谡也没有参加。
南中四郡，实际上只有三郡叛乱，也就是越嶲郡（叟帅高定，也有记载为高定元的，本文用高定）、牂柯郡（郡丞朱褒领太守）、益州郡（益州大姓雍闓、孟获）。第四个郡，永昌郡在“章武初，郡无太守，值诸郡叛乱，功曹吕凯奉郡丞蜀郡王伉保境六年。”（见《华阳国志》），一直没有参与叛乱，虽然雍闓被东吴任命为永昌太守，但是一直没有能够进入永昌（今云南保山东北）。
叛军的实际兵力，没有记载，但是从诸葛亮的战役部署来看，应是越嶲郡高定的兵力最多，也最强，雍闓、孟获的益州郡部族部队其次，而牂柯郡的朱褒兵力最弱。分析为：
诸葛亮的兵力部署是以主力攻击高定的，这说明高定的实力很强。高定在连续被诸葛亮击败两次后，还有残余部队2000人（这也是唯一的对叛军兵力数量的记载）。因此，估计高定军在开战时的兵力有5000人以上。
益州郡部族部队的数量，在孟获带兵增援越嶲郡没有回来的情况下，还能对李恢的迂回部队形成一倍以上的优势，估计其总兵力也在6000人以上。
牂柯郡朱褒部队一战即被马忠消灭，分析其兵力是比较少的（1000多人），而且战斗力不强。
合计，三路叛军兵力大约在1.2万左右。
另外还有部分部族军队并没有参战，因为这些少数民族部族都是相对独立的，互相之间并没有什么统一的指挥，有一些部族在看到最大的雍闓、孟获部族遭到失败后，就不再参战和抵抗了（至少是暂时不抵抗了）。
《中国战争史》的分析为蜀军大约2~3万人。由于南中地区特殊的民族、地理和气候特点，使得双方的兵力不可能很多。其实少数民族部族叛乱时其主力部队的人数是比较少的，多数依靠鼓动、胁迫当地百姓参加以壮大声势。
因此，从战役规模来看，诸葛亮南征只是一场平定偏远地区叛乱的中、小战役。这也是《三国志》记述简略的原因之一。
公元225年（蜀汉建兴三年）3月，诸葛亮大军开始行动。首先沿水路自成都快速到达僰道（今四川宜宾），而后以僰道为前进基地，开始分兵行动。
东路马忠军自僰道向东南的牂柯郡进兵；中路的李恢军自驻地平夷沿小路南下益州郡，偷袭孟获的后方；诸葛亮的西路主力自僰道折向西面，进军到安上（今四川屏山）一带。
这时，高定的主力主要集结在旄牛、定筰、卑水（今四川美姑）一线，诸葛亮为了吸引叛军主力决战，在到达卑水地区后，暂停前进，以等待叛军向卑水地区集中，以便一举消灭之。
高定的主力果然向卑水地区集中，自益州郡北上增援的雍闓、孟获部队也在向这个地区运动。
这时，叛军内部发生了内讧，高定部将杀死了雍闓，结果造成孟获军停止了向卑水地区的增援。
诸葛亮看到已经不能将叛军聚而歼之，于是果断向当面的高定军发起了进攻，击败了高定军。
高定的部队后撤到邛都（今四川西昌）准备继续抵抗，又被诸葛亮大军击败，并攻占了邛都。高定带领残部二千人不肯投降继续抵抗，被蜀军最后全部消灭，高定战死。
这时孟获军已经向益州郡老家撤退，诸葛亮大军立即展开追击。
与此同时，马忠的东路军进展顺利，在牂柯郡击败了朱褒部队，平定了该地区的叛乱。
李恢军在攻入南中益州郡一带孟获根据地后，遭到了强大部族武装的包围。李恢在孤军深入、又没有诸葛亮大军消息的情况下，利用欺骗手段、麻痹部族武装，而后趁其不备，发起反击，一举将优势的敌军击败，并荡平了益州南部地区，占领了孟获的根据地，切断了孟获军的退路。
225年5月，诸葛亮大军渡过泸水，进入益州郡。在克服了气候、地形、运输等困难后，在味县（今云南曲靖）以北地区追上了孟获的部队，经过激战，击败了孟获的部队，生擒孟获。
接着，诸葛亮大军南下到达味县地区与李恢的部队会师。
随后，大军向西挺进，进兵滇池（今云南晋宁东），并分兵平定了四周的部族。这时是225年秋。整个战役胜利结束。
223年，蜀汉皇帝刘备因夷陵之战中大败，在永安病逝。同年夏天，益州郡统帅雍闿听到刘备逝世的消息，心生叛意。不久，雍闿杀死建宁太守正昂，缚走张裔到东吴，正式与蜀汉决裂。越巂酋长高定响应，杀死郡中将领焦璜，自封为王，率军北上攻打新道县，但被李严率犍为的救援军打败，退回南方。
而当时东吴未与蜀汉和好，便任雍闿为永昌太守，并派刘阐到交州边境，准备接管益州郡。雍闿率军要入永昌城，永昌因此与蜀地断绝联系，功曹吕凯、府丞王伉率领吏士死守永昌，敌军虽不断在城中散播谣言，但吕凯仍坚持不降，城中士民亦信任吕凯，令雍闿不能进城。而牂柯太守朱褒知道消息后，亦显得十分暴横、放纵。
蜀汉丞相诸葛亮认为国家刚逝去君主，决定先安定国内民众、吏士，蓄积粮食，派邓芝、陈震和东吴修好，及遣越嶲太守龚禄到南中边界安上县作备；从事蜀郡常颀行则直接南行，查清事件。
另一方面，又派李严虽写上六封书信给雍闿解释利害，但雍闿却只回一书说：“盖闻天无二日，土无二王，今天下鼎立，正朔有三，是以远人惶惑，不知所归也。（曾听过天无二日，土无二王，现今天下成鼎立局面，自称正朔的都有三个，所以远人（雍闿）感到疑惧，不知该归属那个。）”信中内容显得十分傲慢。
颀行到达牂柯后，立刻收押郡中主簿，准备查明事实。朱褒便乘机杀害颀行发难，加入叛军，龚禄亦被高定所害。当时，有夷人不服从雍闿，雍闿便派为当地人所信服的孟获游说各夷部酋长叟：“官欲得鸟狗三百头、膺前尽黑，螨脑三?，断（斲）木构三丈者三千枚，汝能得不？（官府想要黑狗三百头，而且胸前都要是黑色，还要螨脑三千斤、三丈长的断木（斲木）三千根，你们可以拿出来吗？）”黑狗、螨脑本来便难找，而其断木（斲木）因十分坚硬、委曲，不可能高到二丈长，夷人便相信孟获，对蜀汉大感气愤，加入叛军。
终于在225年3月，蜀军为诸葛亮亲自率领，由成都开始南征，虽然王连劝阻，但诸葛亮忧虑其他将领才能不够，所以仍决定亲自率军。参军马谡为诸葛亮送行数十里路，并提出“攻心为上，攻城为下，心战为上，兵战为下”的大方针，诸葛亮亦接纳此言，他便率军从水路由安上到越巂进入南中，又派马忠进攻牂柯郡、李恢由平夷攻向建宁郡。
李恢军行至昆明，被敌军围攻。当时李恢兵少于敌人一倍，又未得到诸葛亮军消息，便对南人说：“官军粮尽，欲规退还，吾中间久斥乡里，乃今得旋，不能复北，欲还与汝等同计谋，故以诚相告。（官军粮草将尽，想谋划退还，不过我们曾责骂过守地乡里，就算现在能回军，亦不能回到北方，所以想回来与你们等人一起谋反，所以用诚心相告。）”南人相信他，围困开始松懈。就在此时，蜀军突然出击，大破敌军。李恢率军南至盘江，东接牂牁郡
而马忠军则顺利在且兰打败朱褒，与李恢军会合。另一方面，诸葛亮军在南行途中，雍闿已被高定部曲所杀，大军到达后数战皆胜，斩杀高定。与其他两军声势相连，准备迎战收纳雍闿部众的孟获。
诸葛亮听到孟获为当地人所信服，便想生擒他。5月，大军渡过泸水，与孟获军战，成功俘虏孟获，诸葛亮带他到营阵观赏，问他觉得蜀军如何，孟获回答他：“向者不知虚实，故败。今蒙赐观看营陈，若祇如此，即定易胜耳。（我之前不知你军虚实，所以才战败。现今蒙赐观看营阵，原来只是如此，必定可以胜利了。）”
诸葛亮的心意在北方，又知道南人叛乱问题严重，便用马谡提出的“攻心为上，攻城为下，心战为上，兵战为下”的方针，要孟获心服口服。只是向孟获一笑，将他放走再战。经过七次擒纵，诸葛亮仍继续放走孟获。孟获及其他夷人开始反思，不再离去，孟获说：“公，天威也，南人不复反矣。（公（诸葛亮），真是天上的神威，南人不再反叛了。）”大军便移到滇池，蜀军成功平定南中，至12月回到成都。
南中已平定，东吴刘阐亦从交州回到吴国，打消接管的念头。而诸葛亮则分南中四郡益州、永昌、牂柯、越巂为六郡益州、永昌、牂柯、越巂、云南、兴古，以当地人或将领统领，有人曾劝谏诸葛亮留兵镇守，但诸葛认为这有三不易。
第一：“若留外人，则当留兵，兵留则无所食，一不易也（若果留下外人，则要留兵驻守，留下士兵则要粮食，这是第一个不易）”；
第二：“加夷新伤破，父兄死丧，留外人而无兵者，必成祸患，二不易也（加上夷人新破，死伤甚多，有的父死兄丧，如留外人但没有士兵驻守，必定成为祸患，这是第二个不易）”；
第三：“又夷累有废杀之罪，自嫌衅重，若留外人，终不相信，三不易也（又夷人忧怕有废杀的罪名，自怕过失过重，若果留下外人，终不会得到信任，这是第三个不易）”；
最后，诸葛亮平衡各条件，决定达至“不留兵，不运粮”的政策，任李恢为建宁太守、吕凯为云南太守，又收降爨习、孟琰等，与孟获一起授予官职，笼络南人。只有马忠是外地人而被任免为牂柯太守，但仍能做到受夷人所敬重。
蜀汉亦移南中万多家劲卒、青羌到蜀地，分成为五部，号为“飞军”，非常勇猛。又分开瘦弱，配给大族焦、雍、娄、爨、孟、量、毛、李为部曲，设置五部都尉，号为五子，所以南人有四姓五子的说法。而夷人都十分刚毅、斗狠，与大族、富豪关系很差；蜀汉便劝大族捐出金帛，聘请夷人作部曲，聘请越多，便可世袭官位。于是夷人渐渐臣服属于朝廷，建立起夷、汉并列的部曲。
而南人上贡的金、银、丹、漆、耕牛、战马等，令蜀汉军费有所供给，国家富裕，为诸葛亮北伐提供物资。南人的小规模叛变虽然没有停止，但相较东汉时期，南中却相对的平稳，而多次叛乱亦被马忠、李恢、吕凯等快速平定。
平叛之后，诸葛亮即施“和彝”政策，这是他攻心政策的继续。首先是撤军。叛乱一平定，诸葛亮就从南中撤出军队，不留兵，从而缓和和消除了与当地少数民族的矛盾，使“纲纪粗安”，“彝汉粗安”。同时，尽量任用当地有影响的人物做官。如任命李恢、王伉、吕凯为南中诸郡守，孟获为御史中丞，等等，通过他们加强了蜀汉在南中的统治。诸葛亮还注意南中的经济开发，从内地引来比较先进的生产技术，如引进牛耕，以改变当地落后的刀耕火种的方法，提高了这一地区的农业生产力，从而吸引了许多原以狩猎为生的少数民族“渐去山林，徒居平地，建城邑，务农桑”，走向定居的农业社会。开发南中，也给蜀汉政府增加了大量收入，“军资所出，国以富饶”。诸葛亮镇抚南中的成功，解除了蜀汉的后顾之忧，并从中得到物力和人力的支持，使他可以专心对付曹魏，开始了北伐曹魏的战争。
