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當時蜀漢的戰略是以趙雲、鄧芝的佯攻部隊在斜谷吸引住曹真軍團，而蜀軍的主力則在諸葛亮親自指揮下從祁山一線向魏國軍事力量薄弱的隴西地帶展開突襲，以此達到聲東擊西、出其不意的效果，力求在魏國作出反應之前占領整個隴西地帶。
從地圖上來看，東西走向的秦嶺和南北走向的隴山（今六盤山）形成一個倒立的“丁”字，將隴西、漢中與關中三個地區彼此分割開來。隔離在魏國關中地區與隴西地區之間的是隴山山脈，如果曹魏要從關中對隴右派出增援，勢必要經過位於隴山中段的略陽，也就是街亭的所在地。從蜀軍的角度說，也必須要控制住街亭，才能確保魏軍增援部隊無法及時進入隴西戰場，從而爭取到時間清除掉魏軍在隴西的勢力。
《漢書·揚雄解嘲》云：“（隴山）響若坻頹。應劭曰：天水有大坂，名隴山，其旁有崩落者，聲聞數百里，故曰坻頹。又曰：其坂九回，上者七日乃越，上有清水四注。稱隴山其坂九回，上者七日乃過，上有清水四注而下。”足見隴山之險峻，以三國時代的技術能力，大兵團不可能直接翻越，只能取道街亭，反證街亭位置之重要。
蜀軍對街亭給予了足夠的關注。自諸葛亮祁山進入戰場後，就將整個兵團分成了三部分：魏延、吳懿負責攻打上邽、冀城、西縣，其任務是儘快平定隴西；馬謖、王平、高詳則被派往街亭，以防備魏軍的增援部隊威脅蜀軍側翼；諸葛亮則作為戰略總預備隊駐屯在西城附近。
任命馬謖為阻援軍團的統帥，這個人事決策在當時引起了很大的爭議。《三國志·蜀書·馬謖傳》里記“時有宿將魏延、吳懿等，論者皆言以為宜令為先鋒，而亮違眾拔謖，統大眾在前”，說明諸葛亮有意提拔這位親信，希望馬謖能借用此次機會獲得實戰功績。但是可以想像，一線將領們對於這樣一位空降而來的指揮官必然是會心懷不滿的。
據洪亮吉、范文瀾等史地學家考證，確認街亭即在今天水秦安縣東北部。具體處所，如《秦安縣誌》所述，即今日之龍山——“斷山，其山當略陽之街，截然中處，不與眾山聯屬，其下為聯合川，即馬謖覆軍之處。乾隆十四年，秦安知縣蔣允嫌其名不祥，改稱龍山。”
現今龍山腳下的隴城鎮即為當年的街亭。隴城鎮位寧距秦安縣城東北40公里的一條寬2公里、長5公里左右的川道北段開闊處。由於鎮西河谷中雄峙八方的龍山，山高谷深，形勢險要，又有清水河擋道，關隴往來只有通過固關峽，翻越隴坂；沿馬鹿－龍山－隴城鎮一線行走，是由長安到天水唯一較坦蕩的路。當年馬謖駐紮的駐地海拔二百多米，方圓數千平方米，頂部能容萬人，形似農家麥糙堆的麥積崖；西北2.5公里的薛李川中，發現的一張鑄有“蜀”字的弩機，現存甘肅省博物館。
當時蜀軍在街亭附近的具體部署是：馬謖、王平、李盛、張休、黃襲等人率約兩萬人封鎖關隴大道，而高詳則率一支偏軍駐紮在街亭北方的列柳城，防止馬謖部側翼被襲。
關於兩位主帥馬謖與王平之間的矛盾，史書並無明文記載。但是馬謖作為丞相身邊的高級參謀兼親信、從來不曾參與過實戰的精英人士，一下子空降為老將王平的頂頭上司，難免會引起生性“性狹侵疑”（《蜀書·王平傳》）的王平不滿，進而產生矛盾。從心理學角度來說，這種可能性很大。
對於蜀漢的進攻，曹魏在最初的震驚過去之後，立刻作出了反應，派遣右將軍張郃及步騎五萬前往增援。而張郃的部隊經過街亭的時候，恰好碰到了前來阻擊的馬謖。
關於街亭之戰，史書記載都十分簡略。《三國志·明帝紀》只說：“右將軍張郃擊亮於街亭，大破之。亮敗走，三郡平。”《三國志·張郃傳》：“（郃）遣督諸軍，拒亮將馬謖於街亭。謖依阻南山，不下據城。合絕其汲道，擊，大破之。”《三國志·諸葛亮傳》：“亮使馬謖督諸軍在前，與合戰於街亭。謖違亮節度，舉動失宜，大為郃所破。”《馬謖傳》：“謖，統大眾在前，與魏將張郃戰於街亭，為郃所破，士卒離散。”《王平傳》：“謖舍水上山，舉措煩擾，平連規諫謖，謖不能用，大敗於街亭。眾盡星散，惟平所領千人，鳴鼓自持，魏將張郃疑其伏兵，不往逼也。”《資治通鑑》所載材料不出前引內容。
綜合上面各項記載，可以整理出街亭之戰的大致脈絡：對於張郃大軍的出現，馬謖並沒有選擇依城死守，而是將部隊移往南山——也就是海拔兩百米高的麥積崖——進行防守。王平對此屢次進行規勸，但是馬謖並沒有聽從，結果被張郃切斷了水道，導致全軍崩潰。幸虧王平在後搖旗吶喊，張郃怕有埋伏而沒有深入追擊，蜀軍才免於被全殲的命運。
這裡就有幾個疑點。首先一點，馬謖“依阻南山，不下據城”的決策其實並不能說是完全錯誤的。街亭位於魏國縱深之地，本身又是小城，可以想像其規模和堅固程度並不適合固守，何況狹窄的關隴通道到了街亭這一段，就豁然變寬到2公里左右；以馬謖的兵力，在這種寬闊地帶下難以與張郃的五萬大軍相對抗。如果他不舍城上山，而是當道紮營，無險可守，很可能會輸得更慘。
《三國志·明帝紀》注引《魏書》：“是時朝臣未知計所出，帝曰：‘亮阻山為固，今者自來，既合兵書致人之術；且亮貪三郡，知進而不知退，今因此時，破亮必也。乃部勒兵馬步騎五萬拒亮。’”也就是說，張郃自洛陽開出的時間，與諸葛亮自祁山進入隴西的時間大致相當。洛陽距離街亭約700公里，而祁山距街亭約400公里；但是魏軍走的是境內坦途大道，而蜀軍則是在敵境之內，要花時間占領西縣並確保該地區無殘餘的魏軍干擾補給線，然後方能繼續北進，所以張郃和馬謖抵達街亭的時間相差應該不會太長。換言之，馬謖未必有時間去構築堅固的防禦工事——而這對于堅守是絕對必要的。
於是可以想像，馬謖抵達街亭後的數日之內，張郃的增援部隊就已經逼近街亭。馬謖認為沒有足夠的時間來構築工事，於是果斷決定全軍移往麥積崖紮營——或者說他從一開始就預見到在街亭大道駐守的難度，直接將大營扎到了山上。
這並不意味著讓道於敵。馬謖即使在大道旁的山上紮營，張郃也不敢繼續朝隴西進軍，馬謖隨時可以切斷他的後路，並威脅他的側後翼。因此張郃的唯一選擇就只有先消滅馬謖，然後再西進——但是馬謖駐守在麥積崖，有險可守，想消滅他絕非易事。也就是說，馬謖的“依阻南山，不下據城”只是選擇了一個更容易防守的地點罷了，對於“阻援”的戰略目的並無什麼不利影響。
唯一的問題，就出在水源上，這個是馬謖失敗的關鍵。《張郃傳》說是“絕其汲道”，《王平傳》說是“舍水上山”，兩段記載略有些矛盾。按照後者的說法，馬謖捨棄水源而跑到山上去——很難想像身為軍事參謀這麼多年的馬謖會忽略水源問題。從隴山“上有清水四注”的地理特點來考慮，或許在其駐紮的高處或者不遠處存在著水源，因此馬謖才得以放心上山紮營。小說中就取這種可能性，而歷史上真實如何則難以確實。