建兴六年（228年），诸葛亮率领大军出祁山，诸将认为可以用魏延、吴懿这样的宿将为先锋，但诸葛亮没有听从，选择让马谡统大众在前，结果导致了街亭之败。

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、雍州刺史郭淮的大军，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（《华阳国志》作“镇西”），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，自己亲率主力与诸葛亮正面决战。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。

同年，魏延与诸葛亮等共上书请罢黜李平（即《公文上尚书》的“使持节前军师征西大将军领凉州刺史南郑侯臣魏延”）。

建兴十年（232年），车骑将军刘琰与魏延不和，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。

据《魏略》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。诸葛亮爱惜杨仪的才干，又借助魏延的骁勇，常恨二人不能很好相处，但又不忍心偏废他们任何一方，还为此作下了《甘戚论》，但二人无所感触。甚至魏延还曾拿刀作势要杀杨仪的举动，杨仪则泣涕横集。费祎常为二人调解，因此诸葛亮在世时二人得以各尽其用。

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、护军姜维等部署身殁之后的撤军行动，令魏延断后，如果魏延不从命，军队就自行撤退。诸葛亮死后，秘不发丧，杨仪令费祎前往试探魏延意图。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？”因而同费祎一起作出部队调遣留驻的部署安排，要求费祎写出来并与自己共同署名，告诉手下各位将领。费祎骗他说：“我应该回去把您的意见跟杨长史说明，长史是文官，不懂军事，一定不会反对您的意见。”费祎一出魏延营门就飞马而去，魏延随即就后悔了，追他又来不及。

魏延派人去观察杨仪等的动静，才知道他们全都准备按照诸葛亮生前安排好的计划，各营依次引兵撤退。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、蒋二人都担保杨仪而怀疑魏延。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：“诸葛丞相刚刚去世，尸骨未寒，你们怎敢如此！？”大军知道错在魏延，不听魏延命令，都作鸟兽散了。只有魏延与其子数人逃到汉中。杨仪派遣马岱追上魏延并且斩了他，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？”魏延的三族惨遭诛灭。

随刘备入蜀，与黄忠等统军前行，刘备称汉中王后负责镇守汉中。诸葛亮第一次北伐时提出子午谷奇谋。阳溪之战大破郭淮、费曜。诸葛亮第四次北伐时，在诸葛亮指挥下，和高翔、吴班等一同于卤城之战大破司马懿，取得甲首三千的战果。

孙权：“杨仪、魏延竖牧小人也，虽尝有鸣吠之益于时务，然既已任之，势不得轻。若一朝无诸葛亮，必为祸乱矣。”

杨戏：“文长刚粗，临难受命，折冲外御，镇保国境。不协不和，忘节言乱，疾终惜始，实惟厥性。”

陈寿：①“延既善养士卒，勇猛过人，又性矜高，当时皆避下之。”②“刘封处嫌疑之地，而思防不足以自卫。彭羕、廖立以才拔进，李严以干局达，魏延以勇略任，杨仪以当官显，刘琰旧仕，并咸贵重。览其举措，迹其规矩，招祸取咎，无不自己也。”

张耽：“使以故之明君靡不慎于将相也。然议者举将多推宿旧，未必妙尽精才也。且韩信之举，非旧名也；穰苴之信，非旧将也；吕蒙之进，非旧勋也；魏延之用，非旧德也。盖明王之举，举无常人，才之所能，则授以大事。”

裴松之：“由今观之，皆以亮不用延计为怯。凡兵之动，佑敌之主，知敌之将。邈之不用延计者，佑魏主之明略，而司马懿辈不可轻也。亮欲平取陇右，且不获如志，况欲乘侥幸，尽定咸阳以西邪！”

李苗：“每读《蜀书》，见魏延请出长安，诸葛不许，叹息谓亮无奇计。”

魏元忠：“夫才夫才生于世，世实须才。何世而不生才？何才而不资世？故物有不求，未有无物之岁；士有不用，未有无士之时也。志士在富贵与贱贫，皆思立功名以传于后，然知己难而所遇罕。士之怀琬琰就煨尘、抱栋干困沟壑者，悠悠之人直睹此士之贫贱，安知其方略哉！故汉拜韩信，举军惊笑；蜀用魏延，群臣觖望。此富贵者易为善，贫贱者难为功也。”

何去非：“蜀师每出，魏延常请万兵趋他道以为奇。亮每拒之，而延深以愤惋。孔明之出者六，盖尝一用其奇矣。声言由斜谷而遂攻祁山，以出魏人之不意。一旦而降其三郡，关辅大震。卒以失律自丧其师，奇之不可废于兵也如此！而孔明之不务此也，此锐于动众而尤其智以用之也，呜呼！非汤武之师，而恶夫出奇卒以丧败其众者，可屡为哉？”

程公许：“魏延骁勇，欲以奇兵间道与大军会，孔明信用其说，安知三秦之不归于汉？”

胡寅：“兵行诡道求胜而已，延之计可用甚明。而孔明不从。或谓孔明长于治国而短于将略；或谓孔明疑延不敢委也。”

徐积：“时所用魏延、马谡数子又皆庸将。”

洪迈：“魏延随公出，辄欲请兵万人，与公异道会于潼关，公制而不许，又欲请兵五千，循秦岭而东，直取长安，以为一举而咸阳以西可定。史臣谓公以为危计不用，是不然。公真所谓义兵不用诈谋奇计，方以数十万之众，据正道而临有罪，建旗鸣鼓，直指魏都，固将飞书告之，择日合战，岂复翳行窃步，事一旦之谲以规咸阳哉！”

陈普：“羽不能当一面，魏延何敢比淮阴。”

陆文圭：“魏延及杨仪，两人蜀俊乂。各怀专忌心，曲直竟谁在。孔明惜其才，未尝辄偏废。渭南反斾归，师在千里外。朝臣意左右，魏为杨所害。杨亦不得死，晚用姜维辈。蜀竟以是亡，束手付邓艾。艾复矜其功，受制于钟会。四人共一律，皆以专忌败。家国莫不然，鸣呼可为戒。”

王夫之：“魏延请从子午谷直捣长安，正兵也；诸葛绕山而西出祁山，趋于秦陇，奇兵也。高帝舍栈道而出陈仓，以奇取三秦，三秦之势散，拊其背而震惊之，而魏异是。”

王萦绪：“诸葛武侯初伐曹魏，魏延直出褒中以取长安之计不用，纸上谈兵者几以为千古恨事。然劳师袭远，兵家所忌。且曹魏人才以之敌武侯而不足，以之敌诸将而有余。即以街亭之事观之，谡之才未必在延之下，一违节制，即败于张郃。况千里袭人，万一有张郃其人者，或拒于前，或断其后，岂不损国威而败乃公事乎？魏延之计，所谓行险以侥悻者也。”

冒鹤亭：“魏延之反，亦冤辞也。其人过于自负，叹恨己才，用之不尽，故诸葛卒后，曰（延语上已引，此处略）。盖欲遣行者护丞相丧归，自留渭南，与司马决斗。其才不及诸葛则有之，其兴复汉室之心，与诸葛同也。而杨仪素与延不平，不欲下之，便引诸营相次还，延于是怒，先仪南归，烧绝栈道，使仪归不得。此则逞一朝之忿，而忘君国之大事矣。陈寿于延传末云：‘原延意不北降魏而南还者，但欲除杀仪等。平日诸将素不同，冀时论必当以代亮。本指如此，不便就背叛。’斯为得之。蜀中人才本少，横加延以反名，长城自坏，仪之肉宁足食哉！”

《三国志》记载：“原延意，不北降魏而南还者，但欲除杀仪等，平日诸将素不同，冀时论必当以代亮，本指如此，不便背叛。”意思是推测魏延本意，他没有向北投降魏国而是继续南下，只是想杀掉杨仪，他平日就与诸将关系不佳，认为当时蜀汉舆论必然是让他代替诸葛亮，并无背叛之意。元代的郝经认为杨仪“以私忿杀大将，罪浮于延”。

据《魏略》记载，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，相比之下，蜀汉陈寿的《三国志》更为可信。

魏延祠位于四川绵阳市梓潼县三泉乡白雀村，西出梓潼县，沿梓潼往江油的安梓路行约15公里，就到了三泉乡白雀村，再沿村道行不多远，就看到路边的“魏延祠”石碑。 沿翠柏拱卫的石梯拾阶而上，便见松柏掩映间一座仿古的建筑，这就是魏延祠。

魏延祠坐落在卧龙山千佛岩诸葛寨东长生门下东麓的井冈坪上，梓卧（梓潼——卧龙镇）公路从祠前经过，路北，魏家河蜿蜒东流。祠周，环境清幽。

据说，魏延祠方圆十里，有很多姓氏，唯独没有姓魏的，但祠前却有一条魏家河。据当地八旬老翁回忆，魏家河河东原有魏家河庙，庙前曾有三块石碑，其中一块石碑上刻有“魏延率兵驻此”。

传说，建兴九年（231年），诸葛亮第四次率军北伐时，大军驻屯于卧龙山诸葛寨，令魏延率本部兵马驻今魏家河南井冈坪，成掎角之势以作策应，这跟诸葛亮用兵谨慎相符。

据说，当时天气酷热难耐，魏延发现一片山林有大群的鸟不断聚集，决定在那里驻屯。由于有鸟粪接连不断地落下，官兵们只有在离开树林一点的地方烧饭。可是，却没找到水源。大群的麻雀聚集在魏延部队的上面，感到吃惊的士兵们计划轰走麻雀。魏延也看到了大群的麻雀，但是，他在其中发现了一只白麻雀并被这只白麻雀所吸引。他追着这只白麻雀到了一处岩石场，忽然，白麻雀奇迹般地在岩石的裂口里消失了。魏延感到十分惊奇，他试着推动岩石，不料，岩石轰然崩塌，泉水喷涌而出。原来，岩石下是一股地下水。官兵们找到了烧饭洗浴的水源，当地久受干旱之苦的农民们也感到非常开心，他们把这条地下水称作魏延河。据说，当时魏延经常身着战袍，牵着战马，手持大刀在河边饮马巡视。

后来，人们为怀念魏延驻兵之史迹，在魏延河边建了魏家河庙，并在河上建了一座小桥，取名为“将军桥”。 魏家河庙毁于1968年，刻有“魏延率兵驻此”的石碑也不知所踪。但将军桥当代尚存，只是平时没于水中，每年六七月间，水退则可见桥。

据说，井冈坪上历史上曾有魏延祠，后来由于官府的命令，魏延祠被拆毁。当代的魏延祠是在1995年重建的。 魏延祠，殿宇巍巍，正中，塑有魏延像，端庄威武，颇具大将风度。“魏延祠”匾额，由中国《三国演义》学会常务副会长沈伯俊先生题写。祠堂廊上，立有三块石碑，上面分别刻有“南郑侯魏延简介”、“魏延率兵驻此认证碑记”、“魏延祠考察记”。

魏延祠正殿左测，是道教殿堂，塑有一些道教人物塑像，有道教护法神——王灵官，还有道教鼻祖——老子。

魏延祠右上方，还有文昌行宫和大佛殿，大佛殿内，有三世佛和十八罗汉像。

魏延故里，位于河南省南阳市桐柏县固县镇魏家小河。固县镇的魏岗和魏家小河是以魏姓命名的村庄。村庄内留有魏家祠堂遗址和栓马桩等遗迹。且有大量民间传说可考。

魏延故里魏家小河地貌古奇壮丽，是河南湖北两省交界一颗绿意盎然的风景明珠，与湖北省随州红石桥乡仅一河之隔，南鄂北豫，鸡鸣听两省，山青水秀幽雅古朴。

魏延被杨仪遣马岱追杀于汉中北门外，就地葬在今汉中城北2公里石马坡（或名石马堰）。墓早已为平地，仅存墓前物石马1匹，1973年移存汉中博物馆。石马原在汉中市石马镇黄家塘村唐姓房前约150米处，有枣树1株为记。

在小说《三国演义》中，魏延相貌与关羽极为相似。初为荆州刺史刘表部将，刘表去世后，其次子刘琮嗣位为荆州之主。由其舅蔡瑁专权，准备将荆州献给曹操然后投降。当时刘备正为曹操所迫，走至襄阳，刘琮听信蔡瑁之言不让刘备进城。当时魏延就挺身而出，大开城门招刘备军队入城，可是刘备为免惊扰百姓而决定不进城。

后来魏延与文聘交战后，力孤投靠长沙太守韩玄。后来关羽攻长沙，与大将黄忠交战，韩玄认为黄忠战斗不力而要把他杀掉，魏延一方面因韩玄不重用他，不得志而积怨，另一方面激于义愤，便率吏民杀掉韩玄，投降关羽。可是等关羽把魏延带到刘备营中时，便被诸葛亮以其脑后有反骨是不忠之人，要把其处决，幸得刘备求情方才作罢。

此后刘备率军入蜀，魏延从征有功。于刘璋的酒宴上奉庞统之命起身舞剑，意在乘隙杀死刘璋，但被刘璋部将阻止。攻雒城时为争功反陷入苦战，幸得黄忠所救。于马超进攻葭萌关时出战，击败马岱，却被败中求胜的马岱放箭射伤。于瓦口关之战中曾奉命援助张飞。汉中之战中无视曹操的招降而对曹操放箭，射中其人中，但被庞德杀退；战后被封为镇远将军、汉中太守。

刘备逝世后，魏延随诸葛亮平定“南蛮王”孟获的叛乱。诸葛亮北伐之时，以魏延为前督部、领丞相司马。曾于此期间进献“子午谷奇谋”之策，但诸葛亮不允；因此在奉命进攻箕谷时无视诸葛亮的军令，险些败北。于诸葛亮病困点灯乞寿时进帐报告敌军入侵的消息，不慎踏灭主灯，导致诸葛亮的祈祷失败。姜维怒欲杀之，由于诸葛亮劝阻而未被杀。随后在诸葛亮命令下率军击退前来入侵的魏军。及诸葛亮去世，因其生前遗命杨仪统兵，魏延对此不满，与马岱一同率军反攻杨仪，而杨仪则根据诸葛亮的遗计挑衅魏延，魏延大喝一声“谁敢杀我”后被潜伏在一旁的马岱所杀。

在中国传统戏曲中魏延的角色，面谱为紫十字门花脸。