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攻城的一方占有绝对优势，势在必得；守城的一方信心十足，誓死守住，仗打得很激烈。在冷兵器时代，主要的攻城方法有三种：一是用云梯、冲车直接进攻，通过云梯往城墙上爬，用冲车撞城门；二是在城外树起高楼，高度超过城墙，站在上面朝城里射箭，使守军所依赖的城墙高度优势丧失；三是往城里挖地道，办法笨一些，但隐蔽性高。
这三招蜀军都用了，却未能奏效。守军用燃着火的箭逆射云梯，云梯着火，梯上的人都被烧死，又用绳拴上石磨砸冲车，冲车被砸折；对树在城外的敌楼，守军通过不断加固城墙的办法抵挡住进攻；对地道，守城的人也挖，他们横向挖，将攻城的地道阻截。
20多天过去了，陈仓城仍未攻破。
一耽搁，曹魏的援军就到了。
这次来的不是曹真，仍然是左将军张郃，本来他已重新归司马懿节制，驻扎在方城，这次魏明帝又调他率部增援陈仓，之所以做出这样的安排，大概曹魏方面还没有完全看清蜀军的意图，担心陈仓是佯攻，所以曹真在长安没有轻举妄动。
张郃第二次成为“救火队队长”，他率3万人马从方城星夜往关中赶，路过洛阳时魏明帝特意在城南设宴为他洗尘，张辽、徐晃、乐进、于进等名将已先后辞世，魏明帝对张郃格外看中。
席间，魏明帝问援军到后诸葛亮会不会撤军，张郃说：“诸葛亮孤军远征，粮草困难，臣料想不等我方援军到达，诸葛亮自己就会撤退。”果然如张郃所料，诸葛亮主动撤军了。
第二次北伐就这样匆匆结束，又是一次劳而无获，唯一的胜利是在回师途中将追击的魏将王双斩杀。
陈仓一战让郝昭成名，魏明帝赐郝昭为列侯，并亲自召见。郝昭到了洛阳，魏明帝对他十分赞赏，召见时朝廷中书令孙资也在场，魏明帝知道郝昭和孙资都是太原郡人，高兴地对孙资说：“你们太原郡有郝将军这样的人才，朕还有何忧愁？”但郝昭不久就因病去世了。
史书上也记载，郝昭临终前对儿子郝凯说：“我为将，深知为将的不易，我几次挖掘别人的坟墓，用棺材板做攻战用具，知道死后厚葬对死者没有用。所以，一定在我死后下葬时用普通的仪式就行了。人啊，活着的时候有处所，死了要那些有什么用呢？把我葬在离本族的墓地远一些的地方，不管东西南北，你自己安排就行了。”
魏明帝对郝昭的死深表痛惜，悲伤之情超过对普遍大臣的礼制，为此饭量较平时减去不少。
陈仓之战，10万人用了20多天没有攻下1000多人防守的一座县城，算是一个败仗了，这成为诸葛亮军事生涯的低谷，有人非议诸葛亮的军事才能常以此为例。
有人认为陈仓之败缘于指挥失误，如清人曾国藩说：“孙权攻合肥，被张辽打败；诸葛亮攻陈仓，被郝昭打败。这都是开始势头太猛，锐气过后而衰竭。”也有人认为陈仓之败缘于攻城的不易，如元人胡三省说：“攻城很困难，守城相对容易。如果评论攻城和守城谁更优，基本上都会倾向于守城的一方，不是能守城的人的才能优于攻城的人，而是由主客位置所决定的，所以从用兵上看，攻城是最难的事。”
“守则不足，攻则有余”是《孙子兵法》里的话，道出了冷兵器时代城池攻防战的艰辛，曹操为这句话作注时也说：“我们之所以要守，是因为能力不够；之所以攻，是因为能力有余。”之前讲到过，袁绍、曹操等人都有面对孤城久攻不下的记录，有的长达数月甚至一年。陈仓虽是汉末的一个县城，但历来是军事重镇，汉灵帝中平五年（188）11月凉州人王国举兵起事，重兵包围陈仓，结果攻打了80多天未破，只得退去。
郝昭驻守陈仓后对城池进行了加固，在陈仓旧城附近新修了一座新城，这座新城建在一块台地上，后倚原麓、前横高岸，依势所筑，地险而城坚。这样的城池20多天打不下也正常，不能因此就否定诸葛亮的军事才能。
而且，对诸葛亮发起此战的意图还有另外一种理解。
从战术上看，3万增援的魏军在张郃率领下驰援陈仓，当时蜀军有10万人，似乎可以一战，但诸葛亮退得很干脆，似乎说明这里面另有隐情。
当看到诸葛亮写给哥哥诸葛瑾的一封信时，似乎找到了这个疑问的答案，这封信容易被大家忽视，因为正史都没有收录，它保存在一部地理志里，诸葛亮在这封信中说：“有一个叫绥阳的山谷，山崖险要，溪水纵横，行军困难。以前侦察兵在一带往来，都走的是险要的小道。现在我命令先头部队砍伐树木，修建道路，以便通往陈仓，足以牵制敌人，让他们不能分兵去进攻孙吴。”
从信的内容看应该写于陈仓攻城战打响前，这封信至少可以说明几点：一是在大战即将拉开帷幕的时候，诸葛亮还在与远在孙吴的哥哥通信，保持着信息上的沟通；二是此次北伐诸葛亮也做了大量准备工作，派出侦察人员前往陈仓一带做过侦察；三是信中特意讲到蜀军的行动可以起到牵制魏军的效果，让他们不能分兵攻打孙吴。
尤其是第三点，透露出蜀军此次军事行动的目的就是配合孙吴，所以大战将至的紧张时刻诸葛亮还有精力给哥哥写家书，因为这不是普通的家书，而是通过哥哥向盟军通报情况的重要信函。
刘备死后吴蜀重新交好，在军事上双方多有配合，诸葛亮第一次北伐期间孙权也出兵牵制了曹魏，这种配合应该是双方面的，既有孙吴配合蜀汉，也应该有蜀汉配合孙吴。
石亭之战发生在曹魏太和二年（228）农历八月，是秋天，诸葛亮第二次北伐也在这一年的秋天，从时间上看两次军事行动是同时酝酿的，周鲂诈降从5月就开始了，因为高度机密，事先不大可能把细节都通报给蜀汉，但可以知会蜀汉方面正在筹划一次大战役，请这边出兵攻打曹魏的西线，减轻孙吴的压力。
诸葛亮接到孙吴方面的请求后就立即行动了，在西线战场发起进攻，不仅牵制了西线战场魏军总指挥曹真，使其不敢乱动，而且调动原属荆州战场的张郃率部回援。
诸葛亮的战略是，如果进军关中顺利，不妨直捣长安；如果不顺利，也能调动魏军主力，配合盟友的行动。后来魏军增援部队赶来了，这时孙吴那边也完成了石亭大捷，诸葛亮也就没有恋战，迅速回防。
所以，对于这次“大败而归”，一向严于律己的诸葛亮没有再次做出反省或自罚。