崭露头角
建安十六年(211年)，刘备应刘璋之邀，入川帮助刘璋抵御张鲁，魏延以部曲随刘备入蜀作战，刘备军北上抵抗张鲁，驻驻葭萌。
建安十七年(212年)，刘备与刘璋决裂，起兵攻打刘璋，派遣与卓膺、黄忠一起占据涪城，当时刘备军兵不满万，孤军无粮，而刘璋拒绝坚壁清野的战术，派遣刘璝、张任、泠苞、邓贤、吴懿等将领率领精锐前去阻击刘备军，刘备军大破刘璋军，后来派遣黄忠、魏延等分统军队平定广汉郡，数有战功，迁升为牙门将军。
建安十九年(214年)，魏延随刘备攻克重镇雒城，并与诸葛亮、张飞等人一起包围成都。
镇守汉中
建安二十四年(219年)，刘备于沔阳自称汉中王，并定治所于成都，于是当留大将以镇汉中，当时大多数人的意见都认为张飞应当担任汉中太守，张飞也觉得这个位置非自己莫属，但是刘备却意外的提拔魏延为汉中都督、汉中太守，并将魏延从牙门将军升为镇远将军。全军上下听闻此事一片震惊。一日，刘备大会群臣，问魏延道：“今天委任你这个重任，你打算说点什么吗？”魏延朗声答道：“如果曹操举倾国之力前来，我请求为大王挡住他，如果是一偏将率十万大军前来，我请求为大王吞并了他。”刘备听后感到十分满意，群臣也为魏延这番话而称赞其雄豪。
章武元年(221年)，刘备称帝，建立蜀汉，魏延进封为镇北将军。
建兴元年(223年)四月，刘备去世，五月，太子刘禅登基，魏延被封为都亭侯。
功勋卓著
建兴五年(227年)，诸葛亮为预备北伐，进驻汉中，升魏延为丞相司马、凉州刺史。
建兴八年(230年)，曹魏三路大军进攻蜀汉汉中地区，其中两路因大雨退还，此时的魏延也率一支偏师西入羌中、攻击曹魏凉州地区，魏延率领军队行至阳溪一带，遇到曹魏后将军费瑶、雍州剌史郭淮的大军，两军会战，魏延大破费瑶和郭淮。获得大胜的魏延也因此被提拔为前军师、征西大将军，而且授予假节，进封为南郑侯。
建兴九年(231年)，诸葛亮第四次北伐，与司马懿对峙。据《汉晋春秋》记载，司马懿使张郃攻王平于南围，诸葛亮使魏延、高翔、吴班逆战，魏兵大败，获甲首三千级，司马懿还保营。
建兴十年(232年)，魏延与刘琰不和，言语虚诞，诸葛亮责备刘琰，刘琰其后作笺道歉。
进献奇计
魏延每次随军北伐，都请诸葛亮给他统领万兵，另走一路攻关中，最后与诸葛亮会师于潼关，如同前汉将领韩信的例子，但诸葛亮一直不许，所以魏延经常说诸葛亮胆怯，恨自己之才不能尽用。依《三国志》补注《魏略》的记载：诸葛亮第一次北伐时，魏延曾在军议上提出建议，因长安守将夏侯楙怯而无谋，故愿自请精兵五千，由子午谷直取长安，并认为夏侯楙一定会弃城逃走，而诸葛亮认为此计悬危而不用。
魏延善养士卒，勇猛过人，但性格高傲，性情极恶，人人都避其锋。唯独杨仪不屑魏延，与他势成水火，甚至有数次魏延拿刀作势要杀杨仪的举动;诸葛亮爱惜二人，费祎也常为二人调解。
惨遭杀害
建兴十二年(234年)，诸葛亮第五次北伐，魏延被任为前锋，梦到自己头上生角，问占梦人赵直，赵直说：“夫麒麟有角而不用，此不战而贼欲自破之象也。”退后却对人说：“角之为字，刀下用也;头上用刀，其凶甚矣。”
同年秋天，诸葛亮病情加重，秘密与长史杨仪、司马费祎、护军姜维等作身殁之后退军节度，令魏延断后，如果延或不从命，就随他的便。诸葛亮殁，秘不发丧，杨仪令费祎前往揣摩魏延意图。魏延回答道：“丞相虽然身亡，但还有我呢，怎么能因一个人的死而荒废天下大事呢？再说，我魏延是何人，怎么能受杨仪摆布，做断后的将领呢？”
大军都随杨仪徐徐退却，魏延大怒，日夜兼程，赶在杨仪大军前面，所走过的地方都烧绝阁道。杨仪和魏延都互相上表刘禅说对方谋反，刘禅问侍中董允、留府长史蒋琬，到底是谁想造反，董蒋二人都担保杨仪怀疑魏延。魏延先占据南谷口，率军出击杨仪大军，杨仪命令王平在前抵御魏延。王平骂魏延的先头部队：“诸葛公去世，尸骨未寒，你们这些人怎么敢如此！”魏延大军知道错在魏延，不听魏延的命令，都散了。只有魏延与其子数人逃亡，逃到汉中，杨仪派遣马岱追上了魏延并且斩了他，将头颅献于杨仪，杨仪用脚践踏魏延的头颅，并且骂道：“庸奴！你还能再作恶么？”于是诛灭魏延三族。
《三国志》记载：“原延意不北降魏而南还者，但欲除杀仪等。”元代的郝经认为杨仪“以私忿杀大将，罪浮于延”。
以上为《三国志》作者陈寿本传的记载，不过据裴注引《魏略》所记，受诸葛亮托付兵权的是魏延，杨仪因怕魏延趁机相害，所以造谣说魏延要北上投敌，并发兵攻之，然而被诬陷的魏延深恐与战则清白难雪，所以只逃不战，最后终于被追杀。裴松之认为此说法是在曹魏的传言，蜀汉陈寿的《三国志》比较可信。
历史评价
陈寿：“延既善养士卒，勇猛过人，又性矜高，当时皆避下之。”“魏延以勇略任，并咸贵重。览其举措，迹其规矩，招祸取咎，无不自己也。”
孙权：“杨仪、魏延竖牧小人也，虽尝有鸣吠之益于时务，然既已任之，势不得轻。若一朝无诸葛亮，必为祸乱矣”。
杨戏：“文长刚粗，临难受命，折冲外御，镇保国境。不协不和，忘节言乱，疾终惜始，实惟厥性。”
张耽：“使以故之明君靡不慎于将相也。然议者举将多推宿旧，未必妙尽精才也。且韩信之举，非旧名也;穰苴之信，非旧将也;吕蒙之进，非旧勋也;魏延之用，非旧德也。盖明王之举，举无常人，才之所能，则授以大事。”
裴松之：“由今观之，皆以亮不用延计为怯。凡兵之动，佑敌之主，知敌之将。邈之不用延计者，佑魏主之明略，而司马懿辈不可轻也。亮欲平取陇右，且不获如志，况欲乘侥幸，尽定咸阳以西邪！”
李苗：“每读《蜀书》，见魏延请出长安，诸葛不许，叹息谓亮无奇计。”
魏元忠：“夫才夫才生於世，世实须才。何世而不生才？何才而不资世？故物有不求，未有无物之岁;士有不用，未有无士之时也。志士在富贵与贱贫，皆思立功名以传于后，然知己难而所遇罕。士之怀琬琰就煨尘、抱栋干困沟壑者，悠悠之人直睹此士之贫贱，安知其方略哉！故汉拜韩信，举军惊笑;蜀用魏延，群臣觖望。此富贵者易为善，贫贱者难为功也。”
何去非：“蜀师每出，魏延常请万兵趋他道以为奇。亮每拒之，而延深以愤惋。孔明之出者六，盖尝一用其奇矣。声言由斜谷而遂攻祁山，以出魏人之不意。一旦而降其三郡，关辅大震。卒以失律自丧其师，奇之不可废于兵也如此！而孔明之不务此也，此锐于动众而尤其智以用之也，呜呼！非汤武之师，而恶夫出奇卒以丧败其众者，可屡为哉？”
程公许：“魏延骁勇，欲以奇兵间道与大军会，孔明信用其说，安知三秦之不归于汉？”
胡寅：“兵行诡道求胜而已，延之计可用甚明。而孔明不从。或谓孔明长于治国而短于将略;或谓孔明疑延不敢委也。”
洪迈：“魏延随公出，辄欲请兵万人，与公异道会于潼关，公制而不许，又欲请兵五千，循秦岭而东，直取长安，以为一举而咸阳以西可定。史臣谓公以为危计不用，是不然。公真所谓义兵不用诈谋奇计，方以数十万之众，据正道而临有罪，建旗鸣鼓，直指魏都，固将飞书告之，择日合战，岂复翳行窃步，事一旦之谲以规咸阳哉！”
陈普：“关羽不能当一面，魏延何敢比淮阴。”
陆文圭：“魏延及杨仪，两人蜀俊乂。各怀专忌心，曲直竟谁在。孔明惜其才，未尝辄偏废。渭南反斾归，师在千里外。朝臣意左右，魏为杨所害。杨亦不得死，晚用姜维辈。蜀竟以是亡，束手付邓艾。艾复矜其功，受制于钟会。四人共一律，皆以专忌败。家国莫不然，鸣呼可为戒。”
王夫之：“魏延请从子年谷直捣长安，正兵也;诸葛绕山而西出祁山，趋秦、陇，奇兵也。高帝舍栈道而出陈仓，以奇取三秦，三秦之势散，拊其背而震惊之，而魏异是。”
王萦绪：“武侯初伐曹魏，魏延直出褒中以取长安之计不用，纸上谈兵者几以为千古恨事。然劳师袭远，兵家所忌，且曹魏人才以之敌武侯而不足，以之敌诸将而有余。即以街亭之事观之，谡之才未必在延之下，一违节制，即败于张郃。况千里袭人，万一有张郃其人者，或拒于前，或断其后，岂不损国威而败乃公事乎？延之计，所谓行险以侥悻者也。
冒鹤亭：“魏延之反，亦冤辞也。其人过于自负，叹恨己才，用之不尽，故诸葛卒后，曰(延语上已引，此处略)。盖欲遣行者护丞相丧归，自留渭南，与司马决斗。其才不及诸葛则有之，其兴复汉室之心，与诸葛同也。而杨仪素与延不平，不欲下之，便引诸营相次还，延于是怒，先仪南归，烧绝栈道，使仪归不得。此则逞一朝之忿，而忘君国之大事矣。陈寿于延传末云：‘原延意不北降魏而南还者，但欲除杀仪等。平日诸将素不同，冀时论必当以代亮。本指如此，不便就背叛。’斯为得之。蜀中人才本少，横加延以反名，长城自坏，仪之肉宁足食哉！”
祠墓遗址
魏延祠
魏延祠位于四川绵阳市梓潼县三泉乡白雀村，西出梓潼县，沿梓潼往江油的安梓路行约15公里，就到了三泉乡白雀村，再沿村道行不多远，就看到路边的“魏延祠”石碑。沿翠柏拱卫的石梯拾阶而上，便见松柏掩映间一座仿古的建筑，这就是魏延祠。
魏延祠坐落在卧龙山千佛岩诸葛寨东长生门下东麓的井冈坪上，梓卧(梓潼——卧龙镇)公路从祠前经过，路北，魏家河蜿蜒东流。祠周，环境清幽。
据说，魏延祠方圆十里，有很多姓氏，唯独没有姓魏的，但祠前却有一条魏家河。据当地八旬老翁回忆，魏家河河东原有魏家河庙，庙前曾有三块石碑，其中一块石碑上刻有“魏延率兵驻此”。
传说，建兴七年(公元231年)，诸葛亮第四次率军北伐时，大军驻屯于卧龙山诸葛寨，令魏延率本部兵马驻今魏家河南井冈坪，成掎角之势以作策应，这跟诸葛亮用兵谨慎相符。
据说，当时天气酷热难耐，魏延发现一片山林有大群的鸟不断聚集，决定在那里驻屯。由于有鸟粪接连不断地落下，官兵们只有在离开树林一点的地方烧饭。可是，却没找到水源。大群的麻雀聚集在魏延部队的上面，感到吃惊的士兵们计划轰走麻雀。魏延也看到了大群的麻雀，但是，他在其中发现了一只白麻雀并被这只白麻雀所吸引。他追着这只白麻雀到了一处岩石场，忽然，白麻雀奇迹般地在岩石的裂口里消失了。魏延感到十分惊奇，他试着推动岩石，不料，岩石轰然崩塌，泉水喷涌而出。原来，岩石下是一股地下水。官兵们找到了烧饭洗浴的水源，当地久受干旱之苦的农民们也感到非常开心，他们把这条地下水称作魏延河。据说，当时魏延经常身着战袍，牵着战马，手持大刀在河边饮马巡视。
后来，人们为怀念魏延驻兵之史迹，在魏延河边建了魏家河庙，并在河上建了一座小桥，取名为“将军桥”。魏家河庙毁于1968年，刻有“魏延率兵驻此”的石碑也不知所踪。但将军桥现在尚存，只是平时没于水中，每年六七月间，水退则可见桥。
据说，井冈坪上历史上曾有魏延祠，后来由于官府的命令，魏延祠被拆毁。现在的魏延祠是在1995年重建的。魏延祠，殿宇巍巍，正中，塑有魏延像，端庄威武，颇具大将风度。“魏延祠”匾额，由中国《三国演义》学会常务副会长沈伯俊先生题写。祠堂廊上，立有三块石碑，上面分别刻有“南郑侯魏延简介”、“魏延率兵驻此认证碑记”、“魏延祠考察记”。
魏延祠正殿左测，是道教殿堂，塑有一些道教人物塑像，有道教护法神——王灵官，还有道教鼻祖——老子。
魏延祠右上方，还有文昌行宫和大佛殿，大佛殿内，有三世佛和十八罗汉像。
魏延墓
蜀汉汉中太守南郑侯魏延被杨仪遣马岱追杀于汉中北门外，就地葬在今汉中城北2公里石马坡(或名石马堰)。墓早已圮为平地，仅存墓前物石马1匹，1973年移存汉中博物馆。石马原在汉中市石马镇黄家塘村(铁路南)唐姓房前约150米处，有枣树1株为记。
艺术形象
在小说《三国演义》中，魏延登场时的形象十分正面。在第四十一回，刘备军为曹操所迫，走至襄阳，刘琮听信蔡瑁之言不让刘备进城。当时魏延就挺身而出，大开城门招刘备军队入城，可是刘备为免惊扰百姓而决定不进城。后来魏延与文聘交战后，力孤投靠长沙太守韩玄。
魏延游戏，动漫形象后来关羽攻长沙，与大将黄忠交战，韩玄认为黄忠战斗不力而要把他杀掉，魏延一方面因韩玄不重用他，不得志而积怨，另一方面激于义愤，便率吏民杀掉韩玄，投降刘备军。可是甫到刘备营中，便被诸葛亮判断其脑后有反骨，是不忠之人，要把其处决，幸得刘备求情方才作罢。此后刘备率军入蜀，魏延随军前往，于刘璋的酒宴上奉庞统之命起身舞剑，意在乘隙杀死刘璋，但被刘璋部将阻止。攻雒城时为争功反陷入苦战，幸得黄忠所救。于马超进攻葭萌关时出战，击败马岱，却被败中求胜的马岱放箭射伤。于瓦口关之战中曾奉命援助张飞。汉中之战中无视曹操的招降而对曹操放箭，射中其人中，但被庞德杀退;战后被封为汉中太守。刘备逝世后，魏延随诸葛亮平定“南蛮王”孟获的叛乱。于诸葛亮北伐时献“子午谷奇谋”之策，但未被诸葛亮采纳;因此在奉命进攻箕谷时无视诸葛亮的军令，险些败北。于诸葛亮向天祈祷延命时进帐报告敌军入侵的消息，不慎碰倒主灯，导致诸葛亮的祈祷失败。诸葛亮临终前遗命杨仪统兵，魏延对此不满，于诸葛亮病逝后率军反攻杨仪，而杨仪则根据诸葛亮的遗计挑衅魏延，魏延大喝一声“谁敢杀我”后被潜伏在一旁的马岱所杀。
在中国传统戏曲中魏延的角色，面谱为紫十字门花脸。
