并升任左将军。
公元231年二月，诸葛亮第四次北伐曹魏。时至初夏，天降大雨，且连延多日，淋漓不绝的雨水，造成江河泛滥，道路塌陷，军粮运送不济，前方将士饿肚忍讥，苦不堪言。其时负责军粮供应的李严，以客观窘状导致粮食不能按时供应为由，写信求诸葛亮回撤军队，诸葛亮见老天不作美，也就同意。不想李严听说军队已经回撤，又故作惊诧："军粮充裕，为何退军？"然后又上奏刘禅，谎称"军队伪装撤退，只是用来引诱敌人，以求最后决战。"诸葛亮便将李严前后所书信件原本交于刘禅明察，从而揭开了李严为了推卸责任而弄虚作假的面目。
李严是刘备钦定的辅臣之一，刘禅念其以往功绩，欲从轻发落。吴懿闻悉，邀集参与北伐的将领，联名上书后主刘禅，坚决要求罢黜李严。碍于吴懿国舅身份，加上诸葛亮也有"以儆效尤"之意，刘禅遂将李严贬为庶民，流放梓潼郡。
公元234年，诸葛亮病逝于北伐途中五丈原。为了防止曹魏反戈攻伐蜀汉，刘禅任命吴懿为汉中都督，出镇蜀汉军事重镇汉中郡，并迁任车骑将军，授予节符，领雍州刺史，进封济阳侯。三年后，吴懿去世任上。
有个情节，似有必要赘及，那就是《三国演义》描述吴懿是被赵云、张飞生擒后劝降。但《三国志》则记载，吴懿是自行投降。罗贯中把吴懿说成被动降于刘备，可能是为了照顾吴懿的国舅颜面。相对于吴懿难以分辨的"被动降"与"主动降"，他的孙子吴乔，却是立场坚定，旗帜鲜明一一西晋末年，益州被流寇李雄攻陷。鉴于吴氏家族在益州的影响力，李雄多次许以高官厚禄，恳请吴乔出仕，但吴乔不为所动，誓死守节三十年，始终不向李雄屈服。
如此看来，吴乔在气节上，不仅将祖父吴懿，而且将后主刘禅，都甩了好几条街！