刘备东征，魏延并不十分支持，他以为东征不如北伐，走当年刘邦的老路，攻取关中，进可图谋中原，退可固守关隘，经营西部，东征则局势复杂。荆州，四争之地，既是机遇也是泥潭，结果刘备东征使得泥潭变清，变清反没了意思。
汉中与关中被秦岭山脉所隔，北伐有四条路：一是从西绕过秦岭走祁山道可达渭南，路途虽远，但地势较平坦，适合用兵；二是陈仓道，也称散关道，即暗度陈仓之路；三是褒斜道，五百里，秦范雎花费十年修的栈道，即明修栈道之路，也是主干道，可达距离长安二百五十里的眉县；四是傥骆道，最快捷也是最险峻之路，谷道约五百里就可达长安；五是子午道，谷道长六百里，可直达长安南，原为栈道，平帝时王莽修此道、并建子午关。要塞阳平关，雄踞于陈仓道与褒斜道南段口。
在汉中的五年时间，为了防御也为进攻，魏延查阅史书、县志，勘察地理，走遍各处，各处地理熟记于胸。他最热衷的傥骆道被最先放弃，傥骆道北口为傥，南口名骆，紧邻秦岭主峰天白山，最高处三千八百米，途中荒无人烟、野兽出没，需要翻越六七条分水岭，路途曲折蜿蜒，异常艰险，其中又以老君岭为最，有黄泉险地之称。要么翻山越岭，要么沿山谷而行，尽管手下有蛮兵相助，大队人马通行，难！而且从北口出傥谷便是渭水河畔周至县，距离长安还有近二百里，人马多了过不去，人马少了不顶用。
提起蛮兵，魏延就伤心，结拜兄弟沙摩柯死了，魏延始终认为向沙摩柯这样肝胆相照的人已是绝无仅有，沙摩柯死的太不值。而因为沙摩柯之死，手下的五溪夷蛮兵越来越少，巴地蛮兵又招不来，魏延的兵源也断了。
当年刘邦被项羽封为汉王，入褒中走的是子午道，出来时明修栈道暗度陈仓。魏延拟反其道而行之，自从韩信偷渡成功，陈仓道已经筑城把守，很难逾越，子午道反而被人逐渐忘记。子午道谷道北口即长安南郊，宣帝的杜陵。尽管子午谷道路依然险峻、栈道已近荒弃，却要比傥骆道好得多，关键是距离长安近，若是派一支奇兵潜入子午道，不消十日就会抵达长安发动突袭，大军跟进，长安可得，关中可定，西北可图。
曹魏的兵马主要在长安、渭南、三辅、陈仓和褒斜道口，魏延盘算带领五千精兵，只要行军速度够快、够隐蔽，就可实现此战略，至于能活下多少人，不在他的考虑范围。他当然也没有考虑如果曹真在子午谷设下一支伏兵会怎么样，因为本就是一场豪赌，赌输了就损失五千精兵，从此缩回汉中不出，赌赢了就会获得关中乃至雍凉。
为了准备北伐，魏延殚思竭虑，经过几年的招揽和修养，汉中已经恢复几分人气，人口增至三十万众；派人凿山架木修栈道，修缮金牛道，在狭窄处剑山筑剑门关，一夫当关万夫莫开，因其在悬崖有三十里阁道，因此又被称为剑阁道，即为守川之咽喉，又为出川之要道，由此道运送粮草出川要近数百里。
计划往往没有变化快，魏延的北伐建议还没有提出，诸葛亮就领军南征，诸葛亮南征还没回来，曹真就进犯汉中。
大汉四二五年三月，大都督曹真得知川南已乱，即发兵十二万分三路进攻汉中，西路三万，主将费曜、副将韩德，走祁山道；东路三万，主将郭淮、副将张虎、乐綝，走褒斜道；曹真为中军共六万，参军姜维，长史程武，先锋王双，出陈仓道。夏侯懋为后应，留守长安。
大军压境，汉中人心浮动，三万守军如何抵御十五万？偏将陈式主张立即向成都求援，魏延大怒，曹操在世尚且不惧，曹真不过竖子有何惧哉，况且丞相诸葛亮正领军南征，如何能分兵来援。偏将高翔以为曹军势大，不宜与其对垒，不如后撤诱其深入，寻机破之。魏延直摇头，退守只会被动挨打，只有御敌于外方是上策。
魏延得到副将王平的支持，魏延当即令长史杨仪筹集粮草、辎重调往阳平关。杨仪自以为受诸葛亮之命，与魏延同级不受其节制，而魏延的言辞又极为不逊，杨仪不免冷言相朝。魏延怒极反笑：“军中唯有一主将，莫说你是丞相派来的，就是天子所派也需听我将令。”
杨仪反唇相讥魏延不过一匹夫，天子尚视丞相如父，你魏文长凭什么如此不恭？魏延斥杨仪颠倒是非，混淆视听，最后惹得魏延气恼差点抽出刀来，被王平等人劝下。
尽管魏延和杨仪两人脾气不好，谁都看着对方不顺眼，工作能力还是很强的，杨仪后勤保障做的井井有条，不需要魏延多费心，魏延则以阳平关为据点把住各条要道，坚壁清野，将曹真挡在汉中之外月余。
曹真不得进，急令祁山道的费曜加快进军。而诸葛亮此时已先行到达汉中，王平的言行受到诸葛亮大力褒奖，将五千无当飞军交给王平，作为其本部人马。
见到五千武当精锐，魏延心中瘙痒，立即向诸葛亮献计：“曹真三路大军南下，唯子午谷无兵马，子午谷道路我已探熟，留守长安的夏侯懋乃是纨绔，胆小而无谋，若我领五千精锐沿子午谷突至长安，必然惊惧而走。如此长安可得，丞相领大军北上，你我可与潼关相会也。”说得豪迈，不乏一点点小小的得意。
“昔日先帝出兵汉中，文长曾献米仓道奇谋，又拿下定军山立下大功，但你也须知道此时已大不相同，那曹真绝非夏侯妙才之辈，他出兵焉能不安排后手？在长安其能不有所准备？如其在子午谷设一支伏兵，无需太多，只需两千人据险而守，便可令你死无葬身之地！”
