此时叛军内部出现内讧。高定的部曲突袭雍闿将其杀死，无论是争权夺利还是出现矛盾等原因，更证实叛军是乌合之众，此时诸葛亮率领的讨伐军还没有到达。李恢这边已经孤军深入益州郡，益州郡各县的叛军立刻集结起来，人马数量众多，声势浩大，在滇池县，也就是益州郡的郡治，现在的云南省晋宁县东北晋城镇，李恢被叛军包围。当时的叛军人数是蜀汉军队的数倍，又没有诸葛亮的任何消息，形势非常严峻。
硬拼肯定是不行的，那就想办法忽悠吧！李恢用计欺骗叛军说：“现在官军的粮草已尽，已经准备撤军回去了。我们中间有人离别家乡很久，如今得到机会回来，如果不能回到北方，就打算与你们共同谋划大事，所以在这里坦诚相告。”
叛军认为反正一时半刻城中的官军也逃不了，我们一时也攻不下城，那么就等等看吧！叛军因此而松懈下来，围城叛军对城内的防守也开始懈怠。
李恢很快就敏锐的察觉出叛军的懈怠，立即抓住机会主动出击，叛军被打得措手不及，叛军大败，李恢继续率军追击敌军残部，南到盘江，东到牂牁，与诸葛亮声势相连。
诸葛亮这边面对的是叛军主力。诸葛亮率军从水路进发，方便运输物资与军队，进入越嶲郡。同时任命王士为益州郡太守。王士，字义强，广汉郪县人，是跟随刘备入蜀的元老。历任符节长、牙门将，又出任宕渠太守、犍为郡太守。王士的从弟王甫，字国山，刘璋时期为益州书佐，刘备平定益州后担任绵竹县令、荆州议曹从事。在夷陵之战时为国捐躯，战死沙场。悲剧的是，王士就任益州郡太守之后，在将要南行上任的时候就被叛军谋杀。
面对诸葛亮率领的平叛大军，高定立即指挥叛军开始在旄牛、定笮、卑水等地多设营垒进行防守。凭借强大的人数和战斗力优势，诸葛亮打算等高定集结大军，再将其一举歼灭。就是在这个时候叛军发生内讧，高定麾下斩杀了雍闿，孟获因为声望较高随即成为雍闿部众的主帅。
对于越嶲郡的高定部，诸葛亮在作出周密部署后不仅将其击败，还占领了其根据地，活捉其家人，高定现在被逼的走投无路，这时诸葛亮也认为对方理应投降。但是高定可不这么想，他纠集了跟他一样的负隅顽抗者两千余人再次与诸葛亮交战，诸葛亮部署大军再次进攻将高定斩杀，越嶲郡被平定。
对于益州郡的孟获部，诸葛亮听说他向来被当地的夷人和汉人所敬仰，于是进军益州郡，双方交战孟获不是对手被活捉。诸葛亮命人把孟获带到营阵之间，问孟获：“我军怎么样？”
孟获说：“之前不知道你们军队的虚实，因此失败。现在蒙您恩赐让我观看营阵，如果只有如此，那么就容易获胜了。”
诸葛亮听后大笑，立即释放了孟获。诸葛亮一直记得马谡“攻心为上，攻城为下”的策略，试图从根本上解决叛乱的问题，因此让孟获整军再战。又经过数次捉放的战斗，孟获心服，不再离去与诸葛亮作对。诸葛亮再次询问孟获，孟获回答说：“明公，您率领的军队有上天之威，南人再也不造反了。”
马忠这边的行动也卓有成效，在牂牁郡马忠指挥军队不仅击败了朱褒的叛军，还将首恶朱褒斩杀，牂牁郡被平定。讨平叛乱后，身为牂牁郡太守的马忠立即开始安抚民众，马忠体恤百姓的政策让人心很快安定下来，在牂牁郡百姓中有了很高的威望。
经过数月的奋战，当时被称为不毛之地的南中安定下来，这片日后风景秀丽，无数人心驰神往的地方与中华文明建立了密切的联系。诸葛亮在了解到永昌郡吕凯、王伉的事迹后，对其忠义非常感慨，他向朝廷上奏说：“永昌郡吏吕凯、府丞王伉等人，在边陲之地对朝廷尽忠不变，已经有十多年，雍闿、高定在其东北方面威逼他们，而吕凯、王伉等坚守正义不与他们交往。臣没有料到永昌地区风俗竟是如此敦厚正直！”
上奏之后，吕凯、王伉很快就被封赏，吕凯为云南太守，王伉为永昌太守，二人都被封为亭侯。可悲剧的是，吕凯还没有去上任，就被其他叛乱的少数夷人杀害，爵位由儿子吕祥继承。
诸葛亮又对平定的四郡进行辖区调整，益州郡改为建宁郡，以李恢为太守，加安汉将军，领交州刺史，移治味县；分建宁、越嶲郡一部设立云南郡，当时吕凯还在世被任命为云南太守；分建宁、牂牁群设置兴古郡，以马忠为牂牁郡太守。至此，南中形成牂牁、越嶲、朱提、建宁、永昌、云南、兴古共七郡。将南中精锐士卒，青羌万余家安置于蜀，分为五部，因为所当无前，号为飞军，这就是无当飞军。这支部队战斗力很强，飞军战士都身披铁甲，耐力惊人，在负重情况下依然能够翻山越岭，善于使用弓弩和毒箭，在野战中表现出色，再结合地形等因素，尤其在防守战中作用突出。
组建这支劲旅，对于南中的势力也是一招釜底抽薪。能经挑选进入无当飞军是可以到当时绝对称得上大都市的成都生活，并且南中的少数民族一向注重勇士，所以每当无当飞军有空缺，南中人必定会奔走相告，踊跃的想参加这支部队，都以能参加为荣。当时南中的精锐力量大多都被调走，这样就大大削弱了当地的武装力量。
对积极与蜀汉政权合作的南中大姓，诸葛亮予以重用，孟获后来在蜀汉官至御史中丞，李恢的姑丈爨习官至偏将军，领军；孟获的族人孟琰官至辅汉将军、虎步监。重用南中大姓也是让南中稳定的重要举措，更强化了蜀汉的力量。
在物资方面也给诸葛亮带来了不小的惊喜。