魏延出身和履历不详。《三国志·魏延传》说他是“义阳人也，以部曲随先主入蜀”，因其“数有战功，迁牙门将军”。义阳县在今河南信阳市西北，属东汉荆州之南阳郡。所谓“部曲”，是汉代军队中三级编制的名称，在东汉末年，以世家和豪族地主为社会基础的军阀割据形成，部曲便成了豪强地主割据势力的私人武装。
《三国志》中的这段文字说明，魏延以部曲身份随刘备入川，其地位虽然不高，但却是刘备军中的嫡系，绝非降将。《三国演义》中，魏延被描写为本是刘表部将，后杀韩玄，献长沙于刘备，完全是杜撰。
建安二十二年至二十四年（217—219年），刘备用法正之谋，举倾国之师，历时岁余，从曹操手中夺得军事重镇汉中郡。至此，三国鼎立正式形成。刘备自称汉中王，表示与曹操分庭抗礼。不久，刘备返回成都，临行前选拔重将镇守汉中。
刘备之所以如此慎重，是因为蜀汉的基本统治区域是以成都平原为中心的四川盆地，汉中郡坐落在关中和巴蜀之间，属于两大区域交界的地带。蜀国为了保障自己根据地的安全，有必要将重兵部署在敌我接壤之处。
当时刘备手下著名的大将有关羽、张飞、马超、赵云、黄忠。刘备对关羽最为倚重，但他当时正镇守荆州，不可能调离原来的防区。赵云当时的主要职责为“掌内事”，主管刘备的宫中之事，也不可能入选。黄忠虽然勇猛，但毕竟年事已高。马超威名显赫，但因其是降将，刘备对他不甚信任。在此情况下，似乎镇守汉中的最佳人选非张飞莫属了，大臣们和张飞本人都是这么认为的。但是，出乎众人意料的是，刘备破格任用了魏延。这不仅反映了魏延具有杰出的军事指挥才能，也反映了魏延深得刘备的信任。
刘备在任命魏延时大宴群臣，并且故意当着众人的面问魏延：“今委卿以重任，卿居之欲云何？”延对曰：“若曹操举天下而来，请为大王拒之，偏将十万之众至，请为大王吞之。”先主称善，众威壮其言。（见《三国志·魏延传》）
当然豪言壮语谁都会讲，那么魏延镇守汉中的实际功绩如何呢？据《三国志·姜维传》记载：魏延镇守汉中时，在汉中城外设置外围防御据点，采用坚壁不战，让来犯的敌人力竭撤兵的策略，让敌人束手无策。后来在兴势之役中，继任者王平迫使曹爽大军无功而返，正是因为承袭了这种策略。到了姜维守汉中，他认为魏延的军事部署过于保守，只能保证不丢土地，却不能大量杀伤敌人，于是一改魏延御敌于国门之外的方针，撤除了外围大部分据点，将驻军撤守汉、乐二城，采取坚壁清野、诱敌深入到盆地内部的做法。
历代史家认为姜维此策略是重大失误，为后来汉中失守、蜀国灭亡种下了祸根。因为魏延守汉中十五年，汉中固若金汤，接任的王平按照魏延的既定方针办，也以少胜多，在兴势击退曹爽率领的十余万魏军。而姜维轻易改变魏延的战略部署，导致蜀汉的北线防御体系崩溃，直至亡国。后来曹魏大将钟会率十万余万大军来攻，到达汉中时，竟然未遇到一人抵抗。钟会遂得全师而进，长驱直入，直抵乐城。此时蜀国的北部战线已告崩溃，蜀军兵力上明显不如魏军，姜维旁顾无暇，被邓艾偷渡阴平，迫降刘禅，蜀汉灭亡。
郭允蹈在《蜀鉴》中很中肯地说：汉中是蜀汉的门户。姜维退屯于汉寿，撤了汉中之备，试图犯险以行侥幸之计，等于拔了防线的根基。就算没有邓艾偷渡成功，蜀国也已经支持不了多久了。他的结论是“姜维之亡解蜀也”，由此可见，诸葛亮选拔的接班人姜维远不及魏延。魏延和姜维的军事才能之高低对比，也可以侧面看出刘备在用人和识人上，要比诸葛亮高明得多。
除了排兵布阵有过人之智，魏延驰骋沙场也是所向披靡。
《三国志·魏延传》记载，蜀汉建兴八年（230年），魏延率兵西入羌中，在阳溪大败曹魏后将军费曜、雍州刺史郭淮。此次战役是魏延单独领军作战。对手郭淮乃曹魏关西首屈一指的重将，曾败马谡，破廖化，擒虏句安，即使诸葛亮亦畏惧他三分。可见魏延实属将才，有独立领军作战的能力。
另外，在诸葛亮的几次北伐中，魏延也立下赫赫战功。据《汉晋春秋》载，在司马懿与诸葛亮唯一的一次对战中，诸葛亮派魏延、高翔、吴班等人前去迎敌，“大破之”。司马懿的能耐大家都知道，魏延等人能“大破之”，其军事能力可见一斑。
最能体现魏延卓越军事才能的当属诸葛亮首次北伐时，他与诸葛亮关于北伐路线之争的公案。
诸葛亮第一次对曹魏帝国发动攻击前，召开军事会议，当时担任司马的魏延建议：“听说，夏侯楙是曹魏皇家的女婿，既没有胆量，又没有谋略。请交给我精锐部队五千人，另交给我五千人的后勤补给。从褒中（陕西省汉中市西北褒河镇）出发，沿着秦岭南麓东行，到达子午谷（长三百三十公里，北起陕西省长安县西南，南至石泉县，悬崖绝壁，栈道桥梁无数，至为险要），然后从谷中向北挺进，不用十天就可进抵长安。夏侯楙一听说军临城下，必然逃走。那时候，长安城里只剩下督军御史和西都京兆太守，不足为患；曹魏政府以及民间粮食，足够维持我们部队给养。曹魏在东方集结兵力，最快也要二十天左右，而丞相的大军，从褒斜谷（陕西省太白县西南褒河山谷）北上，也应抵达长安城下。如此，咸阳以西，就可一举收复。”诸葛亮认为这个战略危险性太大，不如从平坦的大道进军，直接夺取陇右（陇山以西），可以有万全的把握取得胜利，却不必有任何冒险，遂拒绝魏延的计划。
诸葛亮认为子午谷战略太过冒险，但魏延并不是盲目冒险，他的计划是建立在调查研究的基础上的，并非刚愎自用。
首先，魏延久镇汉中，对汉中一带的地理状况十分熟悉，所以他的判断应该是正确的。至于魏军是否会在子午谷埋下伏兵。在已知的史料上，看不出子午谷设有伏兵，夏侯楙的智谋，还不到这种水准。而且，从稍后曹军的反应来看，不仅子午谷一线，而且是曹魏全国都没有戒备。所以乍听到一向静悄悄的西南边陲忽然大军压境，全国立刻震动。
其次，魏延对对手的判断也是准确的。因为对手是花花公子夏侯楙，而非司马懿，所以奇谋可以奏效。夏侯楙何许人也？《三国志·夏侯惇传》注引《魏略》中说，此人是曹魏名将夏侯惇之子。曹操将女儿清河公主嫁给他，并将他任命为安西将军、持节、都督关中。“楙性无武略，而好治生。在西时，多蓄伎妾，公主由此与楙不和。”可见，夏侯楙是个凭借裙带关系上位，却没有什么能力的典型的纨绔子弟。魏延深知其人，故判断“楙闻延奄至，必乘船逃走”是完全有道理的。一些学者认为，假如诸葛亮采用魏延的奇谋，很可能北伐已经成功，可惜诸葛亮谨慎得近乎胆小。
魏延的大战略这次被否决，便永无再行的可能。因为，随后蜀军遇到的是司马懿，假如大军一进入谷口，就等于进入地狱。从此，曹魏安如磐石，诸葛亮的出兵祁山，对曹魏帝国的伤害，不过是隔山打牛，白白消耗蜀汉的士卒性命而已。
除了卓越的作战才能，魏延治军也是一把好手，《三国志》称魏延“善养士卒”，与张翼德“刑杀既过差，又日鞭挝健儿”不可同日而语。
以此观之，魏延统领大军能独当一面，对阵能斩将，治军有方而勇猛过人，绝不逊于关羽、张飞等蜀汉一流大将。只可惜，或许是诸葛亮看不惯魏延这种类型的人物，始终疑而不用，从而失去了北伐大业成功的机会。
