这时孟获军已经向益州郡老家撤退，诸葛亮大军立即展开追击。
与此同时，马忠的东路军进展顺利，在牂柯郡击败了朱褒部队，平定了该地区的叛乱。
李恢军在攻入南中益州郡一带孟获根据地后，遭到了强大部族武装的包围。
李恢在孤军深入、又没有诸葛亮大军消息的情况下，利用欺骗手段、麻痹部族武装，而后趁其不备，发起反击，一举将优势的敌军击败，并荡平了益州南部地区，占领了孟获的根据地，切断了孟获军的退路。
225年5月，诸葛亮大军渡过泸水，进入益州郡。在克服了气候、地形、运输等困难后，在味县（今云南曲靖）以北地区追上了孟获的部队，经过激战，击败了孟获的部队，生擒孟获。
接着，诸葛亮大军南下到达味县地区与李恢的部队会师。
随后，大军向西挺进，进兵滇池（今云南晋宁东），并分兵平定了四周的部族，这时是225年秋，整个战役胜利结束。
南中已平定，东吴刘阐亦从交州回到吴国，打消接管的念头。
而诸葛亮则分南中四郡益州、永昌、牂柯、越巂为六郡益州、永昌、牂柯、越巂、云南、兴古，以当地人或将领统领，有人曾劝谏诸葛亮留兵镇守，但诸葛认为这有三不易：
第一：“若留外人，则当留兵，兵留则无所食，一不易也（若果留下外人，则要留兵驻守，留下士兵则要粮食，这是第一个不易）”。
第二：“加夷新伤破，父兄死丧，留外人而无兵者，必成祸患，二不易也（加上夷人新破，死伤甚多，有的父死兄丧，如留外人但没有士兵驻守，必定成为祸患，这是第二个不易）”。
第三：“又夷累有废杀之罪，自嫌衅重，若留外人，终不相信，三不易也（又夷人忧怕有废杀的罪名，自怕过失过重，若果留下外人，终不会得到信任，这是第三个不易）”。
最后，诸葛亮平衡各条件，决定达至“不留兵，不运粮”的政策，任李恢为建宁太守、吕凯为云南太守，又收降爨习、孟琰等，与孟获一起授予官职，笼络南人。
只有马忠是外地人而被任免为牂柯太守，但仍能做到受夷人所敬重，这让孙权渔翁得利的想法彻底破灭了……………
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