在小說《三國演義》中，魏延作戰勇猛、武功精湛、且足智多謀，但他恃才傲物，為人桀驁不馴，常懷不臣之心。囙此，在羅貫中的筆下，他雖有本事，但卻是個典型的反面人物。多虧諸葛亮目光如炬，善於相面，早就看到魏延的腦後生有一塊“反骨”，知道他不甘久居人下，自己死後他一定會背棄蜀漢而去，所以臨終前軍隊指揮權託付給長史楊儀，並授“錦囊秘計”給馬超族弟馬岱，叮囑他待魏延謀反證據坐實後，將其一舉誅殺。
魏延沒有反心，諸葛亮臨死前並未佈置殺他，但從正史《三國志》記載的蛛絲馬跡看，魏延從無反心，也沒有鋌而走險、舉兵造反的舉動，他只是對不通軍事的文官楊儀掌軍有不服、不滿之意而已。《三國志》記載，諸葛亮在五丈原病危之時，和楊儀、費禕、薑維三比特心腹秘密商定了一個退兵計畫。在諸葛亮最後一次出兵北伐曹魏的戰爭中，魏延本來被用為前鋒，可退兵時卻命他斷後，而令薑維居中（原文為“次之”）。如果魏延拒不聽令，大軍就丟下他徑行開拔後撤。諸葛亮死後，楊儀依計秘不發喪，派費禕去試探魏延的意思。原來，魏延是態度堅決的北伐派，楊儀等人擔心他拒絕回撤，影響北伐諸軍撤軍計畫的順利實施。
魏延果然不願回撤。他對費禕說：“丞相雖亡，吾自見在。府親官屬便可將喪還葬，吾自當率諸軍擊賊，雲何以一人死廢天下之事邪？且魏延何人，當為楊儀所部勤，做斷後將乎”！
魏延的意思是，丞相雖然死了，我還在。北伐的大業卻仍要繼續下去，相府裏的人可以先將丞相的靈柩運回去安葬，我留在這裡繼續統兵伐魏。怎麼能因為一個人的死，而荒廢掉天下大事呢？况且我魏延是什麼人，要聽楊儀的命令？替他斷後？隨後還和費禕擬定了一份作戰計畫，哪一部分人馬後撤，哪一部分人馬留下來繼續作戰，並要費禕和他聯名一起將這計畫傳達給諸將。
費禕誆騙他道：“楊儀是文官，不諳軍事，他不會反對你的意思的，不如讓我回去和他商議一下再做定奪”。言畢快馬加鞭，急速返回大營。費禕去後，魏延愈想愈不對勁，懊悔不該放他走，再派軍士去追趕，早就跑的沒影了。
殺魏延者另有其人
魏延派人前去查探，卻發現楊儀等人已經下令拔營退軍，這不是打算把自己的部隊單獨留下來嘛。魏延得知真相後，怒氣衝天，便引軍前去追趕，想繞到蜀軍主力的前面去攔截之。試想想，如果魏延真要造反，他怎會率軍往蜀國方向去，而不是北上投魏？楊儀督率大軍晝夜兼程，往漢中方向奔去。魏延部搶先佔據南穀口，並阻擊隨後趕到的蜀軍主力。楊儀派將軍何平前去應戰。何平對魏延部先鋒喝罵道：“丞相剛死沒幾時，汝等何敢如此”？魏延麾下的將士都明白錯在魏延，心中有愧，又不願自相殘殺，遂一哄而散。魏延一下子成了“光杆司令”，他本無投魏的打算，只得帶著兒子和幾個親信逃往漢中去了（還是沒有北逃投魏）。楊儀卻不甘休，而是派馬岱率兵窮追不捨，最後將魏延等人全部追斬。
史載，魏延不僅作戰悍勇，而且有智略，且性格剽悍，一向瞧不起文官楊儀，兩人積怨頗深。魏延和楊儀經常爭吵，諸葛亮多次從中調和無果，深以為憾。魏延是個武將，吵不過就喜歡動粗，他曾拔刀恫嚇楊儀，楊是文官，手無縛雞之力，只能哭哭啼啼找諸葛亮訴苦。
囙此，最恨魏延的人就是楊儀。要殺魏延的人也是楊儀。
諸葛亮死後，大軍撤回蜀境，奉命斷後的魏延不願撤回，於是搶先截擊楊儀，目的是封锁其後撤，繼續“擊賊”，並非謀反，否則很難解釋他不北逃反而南下。楊儀於是在軍中大造輿論，誣魏延舉兵造反，並唆使馬岱將其一舉誅戮之。魏延並非死於諸葛亮的臨終“秘計”，而是死於文武不和。
千古奇冤
另一部三國史書《魏略》記載說：諸葛亮病重，預感到來日無多之時，本來是安排身經百戰的魏延代理自己的職務，也就是將軍權托付給了魏延。楊儀與魏延一向不和，擔心他掌權後會加害自己，於是到處散佈魏延要投降曹魏的謠言，然後率部突然去攻打魏延。魏延猝不及防，抵擋不住，被迫率殘部逃走，遂被楊儀的人馬給一舉追殲了。
兩種說法，孰真孰假？三國史權威呂思勉認為兩說都非事實。他推測諸葛亮病危時，根本來不及製定退兵計畫就溘然而逝了。丞相死後，楊儀、費禕、薑維等人秘密擬定了一個撤退計畫，他們知道魏延力主北伐，擔心他不聽命令，於是派費禕去探魏延口風。魏延果然不願撤，還非要自己製定另一份用兵計畫，並邀費禕一起聯名頒發下去。費禕逃回後，楊儀等知道無可挽回，就只得將他置之不顧，打算率主力開拔返蜀。
魏延刺探到消息後，大怒，打算趁主力正打點行裝、還沒有拔營回撤之時，搶先開拔，並佔據了南穀口。事情到了這一步，兩軍不得不同室操戈、正式廝殺一番了。魏延雖勇冠三軍，但他的部隊是蜀軍先鋒，人數不會多，而楊儀是丞相幕府裏的參軍，北伐大軍的主力盡歸其統轄，眾寡不敵，所以魏延被打的大敗虧輸。
魏延是蜀國大將，他死後，必然要宣佈罪狀。於是，謀反投魏的誣陷大帽被扣在他頭上。然而，《三國志》裏載有寥寥幾句話：“魏延不北降魏而南還，乃是要除殺楊儀等，本意如此，不便背叛”。由此可見，魏延死於和楊儀的內訌，死後卻被栽贓陷害欲謀反叛逃，他的死堪稱千古奇冤。
一代名將，蜀漢國防中流砥柱
魏延本是軍中一部曲，後隨劉備入川，他作戰勇猛，智謀出眾，屢立戰功。魏延不僅是劉備時期的重將，也是後主劉禪即位前期蜀漢當之無愧的國防中堅。劉備取漢中後，不用張飛、趙雲等宿將，卻慧眼識才，將彼時還聲名不顯的魏延攫拔為漢中太守，排位僅次於關羽、張飛。魏延果然不負劉備厚望，他將兵力部署在漢中周圍的軍事堡壘中，將漢中守得堅如磐石，使虎視眈眈的曹魏大軍無法集中力量，始終無法前進一步。
魏延還是一比特謀勇兼具的軍事家，軍事業務水準不遜於諸葛亮，在以奇用兵上或許還超過諸葛亮。諸葛第一次出兵北伐時，魏延就曾多次向他提出一個令後世無數軍事家擊節讚歎的奇策：大軍出漢中後兵分兩路，一路出斜穀，另一路出子午穀，直搗關中覈心——長安。
此計看似冒險，卻大可一試。諸葛亮用兵極度謹慎，否定了魏延出奇制勝之計，而是用“十全必克”的穩妥打法，屢出祁山卻一次次無功而返……蜀國滅亡時，劉禪寵信的宦官黃皓居然也感歎道：“假如魏延在，局勢也不會如此啊”！此話的意思是，若魏延在，蜀漢也不會這麼快就亡掉了。魏延的能力與威信，由此可見一斑。