公元229年（蜀汉建兴7年）秋天，曹魏大司马曹真建议魏明帝曹睿：对西蜀在军事上不能一味采取被动防御态势，要采取主动攻势，出军数路伐蜀。魏明帝采纳其策，命曹真率军出斜谷向南进军，大将张郃率军经子午谷南下 ，大将军司马懿统兵自西城向西推进， 魏军分三路大举攻蜀，声势浩大。

彼时曹魏内部有部分大臣反对出兵进攻蜀汉，反对派以陈群、华歆为首。他们认为蜀道艰难，军粮及作战物资很难转运，后勤无法保障军队作战就难以持续，取胜不易，如今最当务之急的是应该稳定内部，与民生息，安抚百姓，“先留心于治道，以征伐为后事《三国志·魏书·陈群、华歆传》” ，对咄咄逼人的西蜀继续采取守势，静待局势发生有利于己的变化。

恰在此时， 进攻蜀汉的曹魏大军，遇到天降大雨几十日不歇的糟糕天气，栈道被冲毁，山道泥泞难行，进军变得异常艰难。当年9月间，魏明帝曹睿下令曹真、司马懿撤军而还。

魏军大举进攻汉中却无功而返，而主动迎击的蜀军却有收获。原来，诸葛亮得知魏军兵分三路，大举南下准备攻汉中，为了牵制魏军进攻，他一面积极布置防御，一面派大将魏延、吴懿率军进入陇右。魏延进抵陇右后，联络当地羌人势力，与曹魏后将军费瑶、雍州刺史郭淮大战于阳溪（今甘肃武山西南），大破之，获得了全胜。《三国志·蜀书·刘彭廖李魏杨传》记载：

“八年，使延西入羌中，魏后将军费瑶、雍州刺史郭淮与延战于阳谿（溪），延大破淮等，迁为前军师征西大将军，假节，进封南郑侯” 。

对于阳溪大捷，《三国志·后主传》、《华阳国志》均有记载。史料对于阳溪战役的描述非常简洁，但战事规模一定不小，魏延取得的战绩一定很辉煌，否则史家陈寿也不会用“大破”二字来形容。综合史料，魏延麾下最多只有一万兵马，加上吴懿部，撑死也就是一万数千人；而郭淮、费瑶均是曹魏名将，深受曹真信任，均有丰富的作战经验， 至少节制凉州地区的数万曹魏军队（一说两万多，一说十万），从兵力上说，郭淮远强于魏延。

战役的过程史料并未描述，但魏延以弱胜强，重创郭淮、费瑶所率的魏军是一定的，即史料中所记“延大破淮等”。用“大破”来形容战果，至少歼敌数千、破万才会如此描述。从战后魏延所得的封赏来看，这绝对是一次大胜，也是他军事生涯的巅峰时刻。魏延因阳溪大捷而被封为前军师、征西大将军、假节钺、南郑侯，可见这场战役取得了多么大的战果与多么辉煌的战绩，魏延甚至比刘备势力第一大将关羽的官职还要高一些，足见他受重用程度与能力是紧扣的。

魏延虽为降将，但对蜀汉以及刘备忠心耿耿，是坚定的“伐魏派”，在夺益州，守汉中，北伐等大战事（阳溪之战、兴势山之战、斩杀曹魏名将王双、坚守汉中十余年、子午谷奇谋等等）中战功赫赫。他不仅勇而且善谋，是蜀汉后期首屈一指的高级军事将领，其功勋绝不逊于关张赵马黄诸将。