诸葛亮出征之后，进展十分的顺利，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。

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闿、孟获部队也在向这个地区运动。

这时，叛军内部发生了内讧，高定部将杀死了雍闿，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。

建兴三年五月，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。

不过诸葛亮没有直接处斩孟获，而将其释放，准其再带兵来战，于是乎诸葛亮在南中地区上演了一出七擒七纵的好戏，孟获最终心服口服，臣服了诸葛亮。

随后，蜀军向西挺进，进兵滇池，并分兵平定了四周的部族。秋九月，南中彻底地予以平定。

诸葛亮平定南中之后，并没有留大量的兵马驻守南中，而是采用了和抚的政策，使纲纪粗安，夷汉粗安，继续地任用南中大族治理南中，李恢仍为庲降都督。

其实诸葛亮的这个策略还是相当有效的，本身蜀国资源贫乏，人口稀少，兵员不多，如果还在南中大量驻兵的话，那么北伐曹魏，肯定就会面临缺兵少将的问题。

而留守南中的兵马多了，也会让南中的那些大族和夷人心生疑忌，说不定以后还会再生叛心。

诸葛亮平定南中的宗旨，是要把南中变成一个后勤补给基地，兵力补充源地，而是不要给蜀国增加负担。

从南中征募的军队，日后也成为了蜀军的精锐无当飞军，在北伐之战中，立下过赫赫的战功。