此时叛军数倍于李恢，为了打破困局，李恢骗叛军说：“粮食吃完了，打算退回去，我离开乡里已有很长时间，现在才回来，不想再去为朝廷效力了，想回来与你们共同对付朝廷，这都是真心话。”李恢是本地人，他的老家在建宁郡，也属南中地区。李恢这封信其实是诈降信，表示愿意投降叛军。叛军相信了，放松了围城，李恢趁势出击，摆脱了包围，之后集结力量，接连打了几个胜仗，控制区南到盘江，东到牂牁郡，使三路大军连成为一片。
高定元死了，雍闿死了，朱褒死了，南中叛乱的几个重要首领都死了，只用了不到三个月时间。胜利来得比预想得快，诸葛亮决定抓住机会，向最后的叛军发起总攻。
建兴三年（225）5月诸葛亮率部由邛都等地出发，越过人烟稀少的山区，在一个叫三疑的地方渡过泸... --
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方渡过泸水，经过青岭，进入益州郡，与中路军李恢部会合，对孟获展开围歼，这就是诸葛亮《出师表》中“五月渡泸”的由来。
这是一次极为艰苦的行军，一来泸水两岸山势陡峭，崎岖难行，蜀军经过处多是无人区；二来是季节，农历五月天气很热了，在亚热带丛林里行军，可不是一件好差事，泸水一带一年四季气温都偏高，即使是冬天，爬山路的人都会热得脱掉衣服浑身流汗。
更为可怕的是泸水一带还多瘴气，闻到这种有毒气体，严重时人就会死，根据史书的记载，不幸染上瘴气的，十个人之中有四五个人得死。热带和亚热带原始森林中，植物腐烂或无人处理的动物尸体在气温过高的情况下会产生毒气，被称为瘴气，两广地区瘴气最盛，其中广西又被称为瘴乡。根据有关描述，瘴气一般有两种形态，一种有形，一种无形。有形状如云霞，或如浓雾。无形的如腥风四射，有时则异香袭人。还有一种，初时见丛林灌木之中灿灿泛金光，忽然从半空坠落，小的如弹丸，大的如车轮，非虹非霞，五色遍野，香气逼人。
人闻到这种气味立刻就会有不良反应，严重时会立即发作，直至夺人性命。山里居民对付瘴气也积累了一定的经验，比如晓起行路，行前饱食，或者饮几杯酒，以抵抗瘴气。夏天再热，挥汗如雨，也别解开衣衫取凉，夜里睡觉要密闭门户，以防瘴气入侵。
有一个传说，诸葛亮率大军过泸水时遇到瘴气，这种瘴气正在此时最盛，当地人建议需要拿人头祭祀才能免瘴气之困，过去都是杀一些蛮人俘虏活祭，诸葛亮不肯，命人用面粉和面裹上肉馅做成人头状代替人头祭祀，这种东西后来便流传了下来，由于它代替的是蛮人的头，所以称蛮头，最后演变成了现在的馒头。这个传说在史书上没有记录，是否真实不知道，但流传这样的故事本身反映出诸葛亮南征是在遭遇瘴气等极艰苦条件下作战的。
诸葛亮指挥各路大军将孟获所部围困于南盘江上游一带，将孟获擒获，诸葛亮没有杀他，请他参观军营，参观结束后诸葛亮问孟获：“这样的军队怎么样？”孟获倒也实在，回答道：“前面不知道你们的虚实，所以失败。今蒙赐观营阵，也不过如此，如要再战定可轻易取胜！”诸葛亮笑了笑，把孟获放了，让他再战，共计七次释放又抓住七次，最后诸葛亮又把孟获抓住，再放他，孟获不走了，孟获说：“明公有天威，南人不再反叛了！”
这就是“七擒七纵”典故的由来，诸葛亮按照心战为上的作战方针，为了让孟获等南人心服口服，不惜一再释放被俘的孟获，直到他不愿意再打了为止。
诸葛亮当时把战略重点放在北方，担心南中容易叛乱，所以想到敌人如果有不轨的想法就让他们都使出来，于是赦免孟获，让他聚集人马再战，就这样总共七次俘虏又七次赦免，孟获等人最终心服，参与叛乱的夷、汉各族都愿意真心归顺。由于《三国志》没有记录这件事，也从来没有提到过“孟获”这个名字，所以也有人认为所谓“七纵七擒”是杜撰的，有人甚至认为连“孟获”这个人都不存在。
有古代学者认为，军事行动岂能是儿戏，当时诸葛亮也没有那么从容的时间去做这样的游戏，他此时考虑的应该是尽早定南中，好准备下面的北伐。与南中相比，北伐才是诸葛亮更关心的大业，诸葛亮不会只是为了让夷人心服就在此无限期地耽误时日。
但也有学者认为这件事是真实的，清代有一部地方史不仅确信“七纵七擒”的真实性，而且通过实地考察最后归纳出七擒孟获的地点：一擒于白崖，二擒于豪猪洞，三擒于佛光塞，四擒于治渠山，五擒于爱甸，六擒于怒江边，七擒于蟠蛇谷。有关诸葛亮七擒孟获的故事在云南、广西一带广为流传，有很多传说属于后人的附会，但这么多传说故事的出现也反映出事件本身不会子虚乌有。
当然，把孟获这样的部族首领放七次再抓七次，的确有儿戏的嫌疑，不仅动机方面不好理解，某种程度上也存在操作上的复杂性。放一次、纠合人马、进行准备、发起进攻、交战、被抓、再被放，这一套流程下来最快也得个把月吧？实际上，一个月能完成一回那已是相当快了，不可能今天被释放，明天就领几十个人原路杀回，除非孟获有意恶搞，或者精神已经失常，否则一捉一放的时间不会太短。
如果按照清代这部地方史的考证，每次捉与放的地点也不一样，而且跨度相当大，看起来有眼花缭乱之感，不说认真组织实施战役，就是去这几个地方徒步旅游一遍，没有一年半载也不好完成。
所以真实的情况或许是，当年诸葛亮的确释放过孟获，孟获也的确再次打上门来，只是诸葛亮把他本人抓了又放的未必真有七次，所谓“七擒”，大概每次擒住的不一定都是孟获，而是把他手下的其他头目也都算进去了。
平定南中后，诸葛亮重新调整了南中的行政区划。
南中地区之前主要由四个郡构成，即益州郡、越巂郡、牂牁郡和永昌郡，这几个郡地盘都很大，一个郡相当于内地数郡，不便于管理，也容易造成郡太守权力过大。根据新的调整方案，改益州郡为建宁郡，分建宁郡、牂牁郡的一部新设兴古郡，又分建宁郡、越巂郡、永昌郡的一部新设云南郡，同时把朱提郡也纳入南中行政管辖范围。这样，南中的四个郡就变成了七个郡。
随着郡数目的增加，县的数目也大为增加，能考证出来的，有朱提郡新设的南昌县，越巂郡新设的安上、马湖县，建宁郡新设的修云、新定、存邑、冷邱县，永昌郡新设的永寿、雍乡、南涪县，牂牁郡新设的广谈县，兴古郡新设的汉兴县，至少新增加了12个县。郡县数目的增加，使行政管理进一步细化，统治基础进一步增强。
南中七郡仍由庲降都督进行管理，行政上与益州同一级别。原庲降都督李恢在此次平叛中表现出色，加上他又是南中本地人，更容易为南中夷汉两族所接受，所以由他继续担任庲降都督一职，把都督治所移至建宁郡味县，即今云南省曲靖，其正好处在南中七郡的中央，便于同各郡联络。
李恢除担任庲降都督外，还兼任建宁郡太守，并仍遥领交州刺史。云南郡太守由吕凯担任，在南中平叛之前吕凯已担任太守，一直坚持在南中，为此次平叛的胜利做出了重要贡献。牂牁郡太守已任命了马忠，他率所部是此次南中平叛三路大军之一，出色地完成了预定任务，诸葛亮干脆把他从丞相府调过来，留在南中，协助李恢做好南中的治理。永昌郡太守任命的是王伉，他原是吕凯的下属，协助吕凯坚守南中，也建立了功勋。越巂郡太守之前任命的是龚禄，已经战死，加上朱提郡、兴古郡，这三个郡的太守是谁无法考证，推测起来诸葛亮任用的可能是当地汉人大姓或夷人首领。
建兴三年（225）12月诸葛亮率大军回到了成都，算起来整个南征用时不到一年，诸葛亮果断决策、正确指挥，以霹雳手段迅速解决了南中问题，尤其是推行了和抚的治理政策，保持了南中总体上的长期稳定，一直到诸葛亮去世，南中地区再也不敢反叛。
