章武元年（221年），刘备称帝，建立蜀汉，魏延进封为镇北将军。
建兴元年（223年）四月，刘备去世，五月，太子刘禅登基，魏延被封为都亭侯。[5j
功勋卓著
建兴五年（227年），诸葛亮为预备北伐，进驻汉中。升魏延为丞相司马、凉州刺史。
建兴八年（230年），曹魏三路大军进攻蜀汉汉中地区，其中两路因大雨退还，此时的魏延也率一支偏师西入羌中、攻击曹魏凉州地区，魏延率领军队行至阳溪一带，遇到曹魏后将军费瑶、雍州剌史郭淮的大军，两军会战。魏延大破费瑶和郭淮。获得大胜的魏延也因此被提拔为前军师、征西大将军，而且授予假节。进封为南郑侯。
建兴九年（231年），诸葛亮第四次北伐，与司马懿对峙。据《汉晋春秋》记载，司马懿使张郃攻王平于南围，诸葛亮使魏延、高翔、吴班逆战，魏兵大败，获甲首三千级，司马懿还保营。
建兴十年（232年），魏延与刘琰不和。言语虚诞，诸葛亮责备刘琰，刘琰其后作笺道歉。
魏延每次随军北伐，都请诸葛亮给他统领万兵，另走一路攻关中，最后与诸葛亮会师于潼关，如同前汉将领韩信的例子。但诸葛亮一直不许，所以魏延经常说诸葛亮胆怯，恨自己之才不能尽用。
依《三国志》补注《魏略》的记载：诸葛亮第一次北伐时，魏延曾在军议上提出建议，因长安守将夏侯楙怯而无谋，故愿自请精兵五千。由子午谷直取长安，并认为夏侯楙一定会弃城逃走，而诸葛亮认为此计悬危而不用。
魏延善养士卒，勇猛过人，但性格高傲，性情极恶，人人都避其锋。唯独杨仪不屑魏延。与他势成水火，甚至有数次魏延拿刀作势要杀杨仪的举动；诸葛亮爱惜二人，费祎也常为二人调解。
建兴十二年（234年），诸葛亮第五次北伐，魏延被任为前锋，梦到自己头上生角，问占梦人赵直，赵直说：“夫麒麟有角而不用，此不战而贼欲自破之象也。”退后却对人说：“角之为字，刀下用也；头上用刀，其凶甚矣。”
同年秋天，诸葛亮病情加重，秘密与长史杨仪、司马费祎、护军姜维等作身殁之后退军节度，令魏延断后，如果延或不从命，就随他的便。诸葛亮殁，秘不发丧，杨仪令费祎前往揣摩魏延意图。魏延回答道：“丞相虽然身亡，但还有我呢，怎么能因一个人的死而荒废天下大事呢？再说，我魏延是何人，怎么能受杨仪摆布，做断后的将领呢？”
大军都随杨仪徐徐退却，魏延大怒，日夜兼程，赶在杨仪大军前面，所走过的地方都烧绝阁道。杨仪和魏延都互相上表刘禅说对方谋反，刘禅问侍中董允、留府长史蒋琬，到底是谁想造反，董蒋二人都担保杨仪怀疑魏延。魏延先占据南谷口，率军出击杨仪大军，杨仪命令王平在前抵御魏延。王平骂魏延的先头部队：“诸葛公去世，尸骨未寒，你们这些人怎么敢如此！”魏延大军知道错在魏延，不听魏延的命令，都散了。只有魏延与其子数人逃亡，逃到汉中，杨仪派遣马岱追上了魏延并且斩了他，将头颅献于杨仪，杨仪用脚践踏魏延的头颅，并且骂道：“庸奴！你还能再作恶么？”于是诛灭魏延三族。
《三国志》记载：“原延意不北降魏而南还者，但欲除杀仪等。”元代的郝经认为杨仪“以私忿杀大将，罪浮于延”。
以上为《三国志》作者陈寿本传的记载，不过据裴注引《魏略》所记，受诸葛亮托付兵权的是魏延，杨仪因怕魏延趁机相害，所以造谣说魏延要北上投敌，并发兵攻之，然而被诬陷的魏延深恐与战则清白难雪，所以只逃不战，最后终于被追杀。裴松之认为此说法是在曹魏的传言，蜀汉陈寿的《三国志》比较可信。》
金良赶紧上前把魏延搀扶起来：“文长之武功将略，皆有大将之风，难能可贵的是有双慧眼，能弃暗投明文长跋涉千里来投，我走出城门几步来迎接，又有何难”。
说着，金良伸手取下魏延的头盔，把头盔上的灰尘轻拂了一下：“文长你这头盔上已经积满灰尘，可见这一路之舟车劳顿风尘仆仆，辛苦你了”。
这年头的上位者那里有这等平易近人，想当初那刘表只是远远瞟了魏延一眼就把他打发下去，魏延越发感激，涕零道：“魏延得主公如此厚爱，愿为主公效犬马之力”。
金良一方面是想表达对魏延的厚爱。另外一方面嘛，趁着给魏延脱头盔之际，他手掌轻轻碰了一下魏延的后脑勺。
金良摸了魏延的后脑勺以后，不禁哑然失笑。
罗灌水又在忽悠人啊，魏延的后脑勺平顺得很，根本没有他所说的反骨。
罗灌水之所以搞出反骨一说，完全是为了证明罗灌水塑造出来那个半人半神的诸葛亮有识人先识骨的本领。但他写得太前后呼应了，活灵活现了。以至于把金良都忽悠住了。
实际上里根本没有描绘魏延具体的骨相，看起来诸葛亮是根据魏延的‘精’神气度来决定其反骨存立的。
魏延是有将才，但‘性’格矜高，持才傲物，他之前的两次表现也让诸葛亮不安，一次是为迎救连逃命都不忍心丢下老百姓的刘备而反叛刘琮勇开城门第二次是为保黄忠而杀韩玄，诸葛亮刻意忽视魏延是为了投靠刘备而做出来那样的举动，刻意认为魏延是两番叛主，脑后必有反骨。
罗灌水