。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，刘璋投降，刘备入主益州。
自此，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，诸葛亮就替刘备提供资援。从此诸葛治蜀，为蜀汉建国立国而鞠躬尽瘁。
章武二年（公元222年）八月，刘备在东征夺取荆州的途中被打败，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（公元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。