建兴九年二月，诸葛亮率大军攻魏，围祁山，大败司马懿于西城。六月，粮尽退兵。
为了解决军粮以便继续北伐，诸葛亮劝农讲武，令军在当地屯田，供应驻军粮草。
一日，长史杨仪报告说：“如今粮米都存在剑阁，人力牛马搬运不方便，怎么办呢？”
孔明笑道：“我已运筹谋划很久了。把以前所积存下来的木料，加上在西川收买下的大木，拿去教人制造木牛流马，非常方便。这些‘牛马’全都不用饮水，可昼夜运输，非常轻便。”
众人听了很是惊奇，道：“从古到今，从来没有听说什么木牛流马的事。不知丞相有什么妙法，能造出这般神奇之物？”
孔明说：“我已经下令让人依照图样制作，还未完工。我现在先把木牛流马的原理，尺寸方圆、长短窄阔写下来，你们大家来看一下。”
众人大喜。孔明便在一张纸上写下，拿给众将观看。其中制造木牛的方法是：方腹曲胫，一腹四足；头入领中，舌着于腹。载多而行少：独行者数十里，群行者三十里。曲者为牛头，双者为牛足，横者为牛领，转者为牛脚，覆者为牛背，方者为牛腹，垂者为牛舌，曲者为牛胁，刻者为牛齿，立者为牛角，细者为牛鞅，摄者为牛轴。牛御双辕，人行六尺，牛行四步，人不大劳，牛不饮食。制造流马的方法是：胁长三尺五寸，广三寸，厚二寸五分，左右同。前轴孔分墨去头四寸。前脚孔分墨去头四寸五分，长一寸五分，广一寸。前杠孔去前脚孔分墨二寸七分，孔长二寸，广一寸。后轴孔去前杠孔分墨一尺五寸，大小与前同。
后杠孔去后脚孔分墨二寸二分，后杠孔分墨四寸五分。
前杠长一尺八寸，广二寸，厚一寸五分，后杠与等。
板方囊二枚，厚八分，长二尺七寸，高一尺六寸五分，广一尺六寸；每枚受米二斛三斗。从上杠孔去胁下七寸，前后同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔长一寸五分，广七分，八孔同。前后四脚，广二寸，厚一寸五分。形制如象。杆长四寸，径面四寸三分。孔径中三脚杠，长二尺一寸，广一寸五分，厚一寸四分。
众将看了一遍， 都拜伏了，说道：“ 丞相真是神人啊！”
过了几天，木牛流马造好了，竟像活的一样，上山下岭，都十分方便。众军见了，真是无不欢喜。
孔明命令右将军高翔带一千兵，驾着木牛流马，从剑阁直达祁山大寨，往来搬运粮草，供给蜀军之用。
却说司马懿正在愁闷，忽然哨马来报告说：“蜀军用木牛流马转运粮草，人不大劳，牛马不食。”
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