宋末元初，祠庙遭到兵燹，殿宇焚毁。

元大德二年(1298年)，南阳监郡马哈马拜谒武侯祠时，仅存庙堂四间，且年久失修，几为废墟。遂与少府李君源等倡议重修，命典史李从善主其事。

大德四年(1300 年)春竣工，“一易而新之”。中殿塑诸葛亮像，旁塑关、张从祀。特请解梁太虚观道人张志和住祠主事，割附近土地200氽亩作为祭田，以为岁时香火之用。

至大元年 (1308年)，河南行中书省平章政事何玮行农至南阳郡，倡议扩建武侯祠，并在祠东隙地建造庙学。次年春动工，皇庆元年(1312年)秋落成。

建祠12间，庙、学46间。祠东为庙，庙后为学。祠为武侯祠，庙为孔子庙，学为诸葛书院。“凡堂序门庑、庖湢库庾、肄业之斋、皮书之阁、官守之舍咸备”，割官田40顷，设山长一人掌教。

元延柘二年(1315年)，元仁宗钦定南阳卧龙岗古建筑为“武侯祠”，书院为“诸葛书院”。至正十五年(1355年)，南阳知府庄某复加修聋，所有建筑整理一新， 塑像匾额，着色重绘，并加筑周垣，制祭器百余件。

又于诸葛书院建东西斋房各三楹，增塑蒋琬及武侯子诸葛瞻、孙诸葛尚像，标著十将名额，使武侯祠与诸葛书院浑然一体；明洪熙元年(1425年)，诸葛书院已荒芜破败，祠虽幸存，亦日益颓毁。

知府陈正伦乃于农隙伐木命工，冬十月，建成正堂三间。宣德元年(1426 年)，又与同知张永、推官司宪、南阳知县李桓圭继修，复两庞，建周垣，祠中重塑诸葛亮像，凡器用皆备，南阳武侯祠又重备大观。

正统年间，知府陈悌再次修葺，中立祠堂，旁翼两庑，环以周垣，祭用之需，无不毕备。岁久又颓。

成化年间，知府段坚又建堂 宇，复书院，择士以教。越二十年，颓毁过半。

弘治八年( 1495年)，河南参政顾福分守南阳，檄知府马舆、知县李通重修。

弘治十一年(1498 年)四月至八月，建正堂六间，中塑侯像，左右两庑，依旧修复。正堂后为亭，覆以茅草，曰“草庐”。

庐后又建堂六间，曰“卧龙祠”。祠左建堂庑各四楹，为书院。又收回原祀田四顷，以供祀事。正德元年(1506年)，唐王妃苏氏“捐内帑资财”修葺武侯祠，命承奉白震总其事，堂庑梁楹“撤而新之”。

明嘉靖七年(1528年)，世宗敕赐门额“忠武”及春秋祭祀庙规。

嘉靖十五年(1536年)二月，知府屠倬再次修葺，“缮故为新，增陋为美，颓朽悉易，加以宏丽”，使武侯祠面貌一新。

嘉靖十八年(1539年)三月八日，世宗特遣驸马都尉邬景和来宛致祭。自此，南阳卧龙岗武侯