諸葛亮病逝於蜀漢後主建興十二年(234年)8月，終年54歲。他27歲出山，追隨先主和後主正好27年，是一個巧合。諸葛亮具體死於何種疾病史書沒有記載，詳情已不得而知，但也有一些猜測。關於諸葛亮臨終前的情況，《三國誌》只記載「其年八月，亮疾病，卒於軍，時年五十四」。王沈的《魏書》記載得稍微詳細一些：「亮糧盡勢窮，憂恚歐血，一夕燒營遁走，入谷，道發病卒。」根據後面這個記載，諸葛亮臨終前曾「憂恚」和「歐血」。
《魏氏春秋》還有一個記載，說諸葛亮與司馬懿相持於五丈原期間曾派使者前往對方營中，司馬懿會見使者，不問軍中大事，只問諸葛亮的日常生活，問得很詳細。兩國交鋒，有關主帥的一切都是軍事機密，包括健康情況、生活規律、個人嗜好等等，從這些蛛絲螞跡中可以推測出對方很多有用的信息來，司馬懿挺賊。蜀國的使者顯然警惕性不高，對司馬懿有問必答，他告訴司馬懿：「諸葛丞相日夜操勞，睡覺很少，軍中20杖以上的處罰他都親自過問，飯量也小，每天不過數升。」司馬懿聽後跟大家說：「諸葛亮的身體狀況很差，堅持不了太久。」
《晉書》也記載了同樣的事，說蜀漢使者走後司馬懿對大家道：「諸葛亮吃得少，工作量大，肯定堅持不了太久。」另據《益部耆舊雜記》記載，諸葛亮得病的消息傳到成都，後主劉禪大為驚愕，趕緊派尚書僕射李福星夜趕往五丈原，一方面探視丞相的病情，另一方面還有大事相問。李福到了五丈原，看到丞相病得已經很重，於是在病床著向丞相詢問對國事方面的交代，聽完後就急忙回成都覆命。
走了幾天，突然想起來還有重要的事沒問，於是又返回來重新面見丞相，李福問諸葛亮以後誰適合接他的班，諸葛亮推薦了蔣琬和費禕。綜合以上信息可以看出幾點：一是諸葛亮臨終前身體狀況很不好，尤其飯量很小;二是諸葛亮臨終前心情不好，還吐過血;三是諸葛亮得的是一種慢性病，所以臨終前的一段日子還能堅持處理軍務，並可以等到李福從成都趕來問事。但是，諸葛亮得的具體什麼病，史書沒有明確記載。
史書記載不明確，引起後人對諸葛亮病因的猜測，結合諸葛亮臨終前的種種症狀以及他一生的主要經歷，大致有幾種不同的看法：
(一)消化道潰瘍或腫瘤：諸葛亮臨終前有「歐血」的症狀，「歐血」是吐血而不是咳血，加上飯量不大，容易讓人聯想到消化系統的疾病，有人認為諸葛亮得的病是消化道出血，具體病症是消化道潰瘍，或者是腫瘤，如胃癌。對此有人也有異議，因為5年前諸葛亮二出祁山時張苞戰死，諸葛亮聽後大哭，「口中吐血，昏絕於地」，如果那時就有嚴重的消化道疾病，無論是能引起吐血的潰瘍還是胃癌，肯定都拖不了5年。但史書並無諸葛亮二出祁山時吐血的記載，上面這個說法來自於《三國演義》，不足為據。
(二)血吸蟲引起的消化道疾病：史書沒有諸葛亮喜歡喝酒的記載，如果是消化系統的疾病，誘因是什麼呢?有人於是大膽推測，或許與血吸蟲有關。諸葛亮長期生活在荊州，無論是襄陽的隆中還是南陽的臥龍崗，在當時都在血吸蟲疫區內，尤其靠近漢水的襄陽，在那時血吸蟲病情更重，時常大規模發作。諸葛亮有長達10年的「躬耕」生涯，接觸血吸蟲的可能性是很大的。血吸蟲的另外一個來源是征南中，諸葛亮「五月渡瀘，深入不毛」，那裡為各種傳染病的高發區，諸葛亮身先士卒，也有被病毒感染的可能。
(三)肝硬化或肝癌：諸葛亮開府治蜀以來壓力一直很大，長期的操勞和憂慮讓他難免心情緊張，他在《前出師表》中說「受命以來，夙夜憂歎」，說明他的睡眠很差。中醫認為人如果外感「六淫」(風、寒、暑、濕、燥、火)、內傷七情(喜、怒、憂、思、悲、恐、驚)就會肝氣鬱結，再加上睡不好、吃不好和過於勞累，身體的免疫力下降，就會損傷肝功能，日久天長會會演化成肝硬化或肝癌，發病時出現門靜脈高壓，也會口吐鮮血不止。