正始四年(243)，鄧艾出任參征西軍事，轉任南安(今甘肅隴西東南)太守。
嘉平元年(249年)秋，蜀衛將軍姜維督軍進攻雍州(今陝西關中及甘肅東部)，依傍曲山(今甘肅岷縣東百里)築兩城。姜維熟悉隴西風俗民情，欲誘羌胡歸蜀，以控制該地區。派牙門將句安、李歆等人駐守，並聯合羌胡人進攻附近各郡。魏徵西將軍郭淮與雍州刺吏陳泰統兵抵禦。
陳泰認為：“曲城(今甘肅岷縣東漳南)雖固，去蜀險遠，當須運糧。羌夷患維勞役，必未肯附。今圍而取之，可不血刃而拔其城。雖其有救，山道阻險，非行兵之地也”(《三國志·魏書·陳泰傳》)。郭淮從其計，遂採取圍城打援策略，命陳泰討蜀護軍徐質，鄧艾進圍曲城，切斷交通及水源，曲城蜀軍困窘不堪。姜維領兵救援，進至牛頭山(甘肅岷縣東南，洮河南岸)，為陳泰軍所阻。郭淮率軍進逼洮水，企圖切斷姜維退路。姜維迅速撤回。句安、李歆等人孤立無援，獻城投降。
郭淮遂率軍西擊羌人各部，鄧艾說：“賊去未遠，或能復還，宜分諸軍以備不虞”(《三國志·魏書·鄧艾傳》)。郭淮就留鄧艾屯白水(今甘肅白龍江)北岸，以防蜀軍反攻。三天后，蜀軍果然復返，姜維派廖化在白水南岸紮營，和鄧艾迢遙相對，卻不向魏進攻。鄧艾對諸將說：“維今卒還，吾軍人少，法當來渡而不作橋。此維使化持吾，令不得還。維必自東襲取洮城”(《三國志·魏書·鄧艾傳》)。洮城(今甘肅臨潭西南)在白水之北，距鄧艾駐地六十里。鄧艾於當夜搶占洮城，不久，姜維果然率重兵奔襲洮城。姜維見魏軍已搶占洮城，遂撤軍退走，魏兵得以不敗。
鄧艾因功被賜爵關內侯，加討寇將軍，後又遷升城陽(治所在今諸城東北)太守。
當時，并州右賢王劉豹把匈奴合成一部。鄧艾上表說：“戎狄獸心，不以義親，強則侵暴，弱則內附，故周宣有？嚴？狁之寇，漢祖有平城之困。每匈奴一盛，為前代重患，自單于在外莫能牽制長卑。誘麗致之，使來入侍。由是羌夷失統，合散無主，以單幹在內，萬里順軌。今單于之尊日疏，外士之威浸重。則胡虜不可不深備也。聞劉豹部有叛胡，可因叛割為二國，以分其勢。去卑功顯前朝，而子不繼業，宜加其子顯號，使居雁門。離國弱寇、迫錄舊勛，此御邊長計也”(《三國志·魏書·鄧艾傳》)。鄧艾還說：“羌胡與民同處者，宜以漸出之，使居民表崇廉恥之教，塞奸宄之路”(《三國志·魏書·鄧艾傳》)。
大將軍司馬師新出任輔佐政事，對鄧艾的建議多所採納實行。
不久，鄧艾改任汝南太守，到任後，訪求過去厚待自己的同郡長者，可惜長者已死，於是派官吏前去祭祀，對其家厚加賞賜。鄧艾每到一地，就提倡墾荒，發展生產，史書上說：“艾所在，荒野開闢，軍民並豐”(《三國志·魏書·鄧艾傳》)。看來他在這方面是做得很有成效的。
魏嘉平五年(253年)二月，吳太傅諸葛恪取得東興之戰勝利後，恃功輕敵，不顧群臣勸阻，再次興師攻魏。圍合肥新城(即合肥新城，今安徽合肥西北)，久攻不下，被迫退歸。鄧艾對司馬師說：“孫權已沒，大臣未附，吳名宗大族，皆有部曲，阻兵仗勢，足以建命。恪新秉國政，而內無其主，不念撫恤上下以立根基，競於外事，虐用其民，悉國之眾，頓于堅城，死者萬數，載禍而歸，此恪獲罪之日也。昔子胥、吳起、商殃、樂毅皆見任時君，主沒而敗。況恪才非四賢，而不慮大患，其亡可待也 。”諸葛恪回到吳國，果然被殺。
不久，鄧艾遷升兗州刺史，加振威將軍。他看到有些地方宮不重視農業生產，專事交遊請託，作風浮華不實，又上書建議說：“國之所急，惟農與戰，國富則兵強，兵強則戰勝。然農者，勝之本也。孔子曰‘足食足兵’，食在兵前也。上無設爵之勸，則下無財畜之功。今使考績之賞，在於積粟富民，則交遊之路絕，浮華之原塞矣”(《三國志·魏書·鄧艾傳》)。