司马懿在荆州训练水军，打算顺着沔水进入长江去讨伐孙权。曹叡下诏让张合统领关中的各军，去接受司马懿的指挥。张合到了荆州后，正赶上冬天水浅，大船没法行驶，就回去了，驻扎在方城。
诸葛亮又出兵了，他急攻陈仓。曹叡用驿马把张合召到京都。曹叡亲自到河南城，摆下酒席为张合送行，还派了三万名南北军士兵和一些武卫、虎贲武士来保卫张合。曹叡问张合：“等将军你到了，诸葛亮是不是已经拿下陈仓了？”张合知道诸葛亮的军队没有粮食，不能久攻，就说：“等我还没到，诸葛亮就已经走了。我算了一下，诸葛亮的粮食撑不到十天。”张合日夜兼程赶到南郑的时候，诸葛亮果然退兵了。
曹叡下诏让张合回到京都，任命他为征西车骑将军。张合善于识别变化，善于布置阵营，能够根据地形判断战势，每次都能如他所料，连诸葛亮都害怕他。张合虽然是武将，但很喜欢儒士。他曾经推荐同乡卑湛，说他精通经典，品行很好。曹叡下诏说：“以前祭遵当将军的时候，还上奏设置五经大夫，在军中和儒生们一起吟诗、玩投壶游戏。现在将军你在外统领军队，在内关心朝廷。我很赞赏你的意思，现在就提升卑湛为博士。”
诸葛亮再次出兵祁山，曹叡下诏命令张合统领各将领向西到达略阳。诸葛亮退回并坚守祁山，张合追击到木门，与诸葛亮的军队交战。在战斗中，张合被飞箭射中右膝，不幸身亡。《魏略》中提到，诸葛亮的军队撤退时，司马懿命令张合追击。张合表示：“按照军法，围攻城池必须留出一条生路，对于撤退的军队不要追击。”但司马懿没有听从。张合无奈之下，只能前进。蜀军利用高地伏击，弓弩齐发，箭矢射中了张合的大腿。
张合被追封为壮侯，他的儿子张雄继承了他的爵位。张合在历次征伐中屡立战功，曹叡为了表彰他的功绩，分出一部分封户，封张合的四个儿子为列侯，并赐给他的小儿子关内侯的爵位。
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