戰前,諸葛瞻悲憤地說道:“我於內不能除去黃皓,於外不能制衡姜維,進軍又不能守護國土,我有三罪,還有什麽面目回去呢?!”於是堅守陣地準備決戰。
這時,黃崇也激勵將士決壹死戰,李球臨陣授命,於是漢魏最後壹戰——綿竹之戰爆發。諸葛瞻在綿竹擺好陣勢等待鄧艾,鄧艾派遣其子鄧忠從右包抄,又派遣師纂從左包抄,結果兩人都被諸葛瞻打敗退回,報告說:“敵人難以擊破!”鄧艾大怒說:“生死存亡,在此壹舉,有什麽不可以的!”要將兩人斬首,於是兩人再次出戰,擊敗漢軍,諸葛瞻、張遵等人戰死。諸葛瞻之子諸葛尚聽說軍敗後,嘆息說:“我們父子受了國家那麽多的恩惠,而沒有提早斬除黃皓,以致慘敗,還有什麽面目活下去呢?!”於是沖入陣內戰死。
永和三年(347年),史官常璩(《華陽國誌》的作者)向西蜀長老考證,聽說陳壽曾經在諸葛瞻手下任職時受辱,所以在《三國誌》中誣陷諸葛瞻,把不能阻止黃皓的過失歸咎於諸葛瞻身上。