建兴六年（228年），蜀汉丞相诸葛亮军出祁山，当时姜维和功曹梁绪、主簿尹赏、主记梁虔等从天水太守马遵在各地巡查，马遵得知蜀汉大军到来，各县都响应蜀军，怀疑姜维等人异心，于是扔下姜维等人，连夜逃往上邽。姜维等人追之不及，到上邽时城门已闭，于是共同前往冀县，而冀县也不放姜维入城，姜维等人不得已，投降诸葛亮。马谡兵败街亭，诸葛亮拔西县千余家回蜀，导致姜维与母亲分开。

《魏略》则记载：马遵带着姜维及诸官属跟随雍州刺史郭淮西到洛门巡查。郭淮听闻诸葛亮军已到祁山，对马遵说：“这是要出大事了！”于是回到上邽。马遵心想治所冀县在西边，又担心吏民作乱，于是跟随郭淮而去。当时姜维对马遵说：“明府应当回冀县。”马遵对姜维等人说：“你们这些人不能信任，都是贼。”姜维无可奈何，而家在冀县，就与郡吏上官子脩等人回去。冀县吏民见到姜维等人大喜，就让他们去见诸葛亮。两人不得已，只得一同去见诸葛亮。诸葛亮大悦，但还没来得及迎接冀县人，前锋已被张郃击破，便带着姜维等人撤退。姜维不得还，便入蜀。曹魏诸军攻破冀县，擒获姜维的母亲及妻小，但以姜维本无去意，因此不伤害其家属，而把他们带到保官。

此后，诸葛亮辟姜维为仓曹掾，加奉义将军，封当阳亭侯，这一年，诸葛亮还曾给张裔、蒋琬写信称：“姜维忠勤时事、思虑精密，考察他的才略，李邵、马良等人也不如他。此人，是凉州上士。”又称：“应该先让他训练中虎步兵五六千人。姜伯约对军事很有领悟力，他既有胆色义气，又深懂兵法的意理。此人心存汉室，而才气过人，等到军事训练完毕，再让他觐见主上。”

建兴八年（230年），姜维迁为护军、征西将军。

建兴九年（231年），姜维与诸葛亮等共上书请罢黜李平。（公文中姜维为“行护军、征南将军”，与本传不同）

建兴十二年（234年），姜维跟随诸葛亮北伐。当时魏将司马懿向朝廷请求出战，曹魏令卫尉辛毗持节前去劝阻。姜维得知后，对诸葛亮说：“辛佐治持节而到，敌军不会再出战了。”

同年秋，诸葛亮病逝五丈原，遗命姜维次于魏延断后，但魏延不愿意听从杨仪调遣，率军从别道率先撤退。司马懿追击，姜维令杨仪反旗鸣鼓，做出反攻魏军之势，司马懿便引军撤退，不敢进逼。回到成都后，姜维被任命为右监军、辅汉将军，封平襄侯。