据《三国演义》第一百零五回记载，诸葛亮在五丈原去世，按例应由魏延代行军事指挥权，魏延也作好了军事进攻的准备。但杨仪根据诸葛亮的临终安排，发布命令，全军退回剑阁，并要魏延断后。魏延不愿接受这样的安排，更不愿接受杨仪的调度。他对杨仪派来的联络官发牢骚说：“丞相虽然去世了，我还在，我可以统率部队作战。怎么能够因为一个人的死而废天下大事呢？况且我魏延是什么人，要我听杨仪的指挥，为他断后？！”杨仪不顾魏延反对，指挥大军撤退。而魏延则做出了他一生中最不理智的举动。他带领自己的部队，先行占据南谷口，不让杨仪大军通过。为此，双方各向后主上奏章，称对方反叛。大臣们大都站在杨仪一边。后主的态度最终决定了魏延的命运。杨仪的部将何平向前斥责魏延说：“公（诸葛亮）尸骨未寒，你们怎敢作乱！”魏延的部下都不愿自相残杀，纷纷逃离战场，魏延此时方寸已乱，丢下部队，带少数几个人，逃向汉中。杨仪派大将马岱追击，从身后斩杀了魏延。
其实，魏延并没有造反，他的死，多少带有点悲剧性。魏延是个性格张狂的人，他的狂傲和他的才华一样有名，而诸葛亮恰恰很难处理好如何使用魏延这个问题。
从魏延加入刘备阵营后看，他忠于蜀汉，作战勇敢，战功很大，从无背叛的意思。魏延“谋略出众”、“善养士卒，勇猛过人”，自跟从刘备和诸葛亮二十多年来，他开拓疆土，身经百战，“数有战功”，很受刘备的器重。公元219年，刘备为汉中王，力排众议，识别英才，破格提拔魏延为镇远将军、领汉中太守，把汉中的军政大权交给了他。公元221年，魏延为镇北将军；公元223年，魏延为都亭侯。公元227年，魏延被任命为督前部，领丞相司马、凉洲刺吏；公元230年，魏延为前军师征西大将军。这样一个为国出生入死的功臣宿将，说他背叛蜀汉，怎能令人信服？魏延是第一任汉中太守，多次单独领兵作战，如果想背叛，时机是很多的。后来魏延还单独带兵打败曹魏大将郭淮，如果他要投降曹魏，真是易如反掌。历史记载他御敌有方、设制得法，英勇善战。他的一生也没有流露出反叛的意向，更没有任何的举动。如果他真有叛逆之心，那么在断后期间为什么不调头投魏，却抢先南归呢？他率领军队南归的目的无非是：（1）想制止杨仪违反他的意见的错误行为；（2）想在蜀汉内部澄清是非，辩明黑白。所以杨仪等说魏延“叛逆”是自相矛盾，不能自圆其说。
根据《魏延传》和《魏略》的记载，魏延被杀的原因虽然有较大的差别，但是并没有说魏延是因为“叛逆”而被杀的。陈寿在《魏延传》中评论“原延意不北降魏而南还者，但欲除杀仪等。平日诸将素不同，翼时论比当代亮。本指如此，不便背叛。”按照这种说法，魏延原本无意投降曹魏，他之所以抢先烧绝阁道，意在制止杨仪南归，除掉一向和他不和的杨仪，由他来代替诸葛亮主持蜀汉的军政大事罢了。这最多只可以说魏延要报私仇，有权欲，但不可以说他背叛蜀汉。《魏略》的记载是“亮长吏杨仪素与延不和，见延摄行军事惧为所害，乃张言延欲举众北附，遂率其众攻延。延本无此心，不战军还，追而杀之。”按照这种说法，魏延是为了顾全大局，不战军还而被追杀的。《杨仪传》有这样的记载“仪既领军还，又诛讨延，自以为功勋至大，宜当代亮秉政”。谁知诸葛亮对他早有提防，认为他“平生密指，以仪性狷狭”不可以当重任，而“意在蒋琬，琬遂为尚书令、益州剌史。仪至，拜为中军师”。杨仪对此很不满，“于是怨愤形于声色，叹咤之音发于五内”，还赤裸裸的对费祎说：“往者丞相亡没之际，吾若举军以就魏氏，处世宁当落度如此邪！令人追悔不可复及。”可见魏延叛逆是虚，杨仪心怀反叛是实了。
从魏延本人看，他是一个优点与缺点同样突出的人。他“性矜高”，所以“当时皆避下之”。他还“谋略出众”，居然常常提出和诸葛亮不相一致的意见来，当诸葛亮制而不许，没有采纳他的意见的时候，他又“常谓亮为怯，叹恨己才用之不尽”。这样他就不仅得不到位高权重、一生谨慎的诸葛亮的信任和重用，而且还让诸葛亮对他产生了很深的成见；由于他的“性矜高”，他往往是锋芒毕露，让上下都对他“皆避下之”，内心里对他的性高慢世的行为很气愤，且与杨仪的关系恶劣。从而在诸葛亮死后，杨仪掌领大权时，他被诬陷背叛而惨遭杀身。