孙膑老躺在街上，有人跟他说话他也不理。有一天，天已经黑了，他觉得有人揪他的衣服。那个人低声地说：“我是禽滑厘，你还认得我吗？我已经把你的冤屈告诉了齐王。齐王打发淳于髡［淳chún；髡 kūn］到魏国来聘问。我们都安排好了，一定把你偷偷地带回齐国去，给你报仇。”孙膑一听禽滑厘来了，眼泪好象下雨似地掉下来。他说：“你们可得小心，庞涓天天派人看着我。”禽滑厘给孙膑换上衣服，把他抱上车，那套脏衣服叫一个手下人穿上，让他假装孙膑，披头散发的，两只手捧着脑袋躺在那儿。
第二天，魏惠王招待了齐国的使臣淳于髡，送他一点礼物，叫庞涓护送他出境。那天庞涓已经得到了地面上的人报告，说孙膑还在街上躺着，他挺放心地送着齐国的使臣。淳于髡叫禽滑厘的车马先走一步，自己跟庞涓谈了一会儿天，然后大大方方地辞别了庞涓，动身走了。过了两天，那个手下人脱去了孙膑的衣服，偷着跑回去了。地面上的人一见那套脏衣服扔在那儿，孙膑可不见了，赶紧去向庞涓报告，说是大概跳河死了。庞涓怕魏惠王查问，就说孙膑淹死了。
淳于髡、禽滑厘他们带着孙膑到了齐国，大夫田忌亲自到城外去接他。孙膑到了田忌家里，洗个澡，换了衣服，坐着软轱轳车跟着田忌去见齐威王。齐威王听他谈论兵法，真是只恨没早点见面，就要封他官职。孙膑推辞着说：“我一点功劳都没有，怎么能受封呐？再说，庞涓要是知道我回到了本国，一定会来找麻烦。我不如不露面，等大王有用得着我的地方，我一定尽力。”齐威王就让孙膑住在田忌家里。孙膑想去谢谢禽滑厘，哪儿知道他早走了。孙膑打发人去打听叔伯哥哥孙平和孙卓，哪儿找这两个人去？他这才知道那个送信的人原来是庞涓派人冒充的。哪儿有什么家信和上坟的事，全是庞涓使的鬼主意。
公元前353年，魏惠王派庞涓进攻赵国，围住了国都邯郸。赵国的国君赵成侯派使者上齐国去求救，情愿把从魏国拿来的中山送给齐国作为谢礼。齐威王知道孙膑的才能，要拜他为大将去救赵国。孙膑推辞说：“不行。我是个带残疾的人，当了大将给敌人笑话。大王还是请田大夫为大将吧。”齐威王就拜田忌为大将，孙膑为军师，发兵去救赵国。孙膑对田忌说：“目前魏国的兵马已经把邯郸围上了，赵国的将士又不是庞涓的对手。咱们此刻去救邯郸已经晚了，不如在半道上等着，传扬出去说是去打襄陵［魏国地名，在河南省睢县西；睢 suī ］。庞涓听到了，一定得往回跑。咱们迎头痛击他一顿，准保能把他打败。”田忌就按着这个计策做去。
果然，邯郸抵挡不住庞涓，投降了。庞涓打发人去向魏惠王报告。忽然听说齐国派田忌打襄陵去了，他着急起来，立刻吩咐退兵。刚退到桂陵［在山东省菏泽县东北］地界，正碰上齐国的兵马。两下里一开仗，魏兵就败了。庞涓正在心慌意乱的时候，忽然瞧见一面大旗，上面有个“孙”字！庞涓大叫一声：“这瘸子果然在齐国，我上他的当了。”这一吓，差点把他从车上摔下来。幸亏庞英庞葱两路兵马赶到，总算把他救了。庞涓逃了活命，可是损失了两万多兵马。齐国大军得胜而归，邯郸又归了赵国。
相国驺忌怕田忌权力太大，劝齐威王不可把兵权交给他。齐威王起了疑，派人在暗中察看田忌的行动。田忌觉得了，就告了病假，把兵权交了出来。孙膑也辞了军师的职位。
庞涓探听到了这个消息，又抖起精神来了。他说：“如今我可以横行天下了。”那时候，韩国早就把郑国灭了，势力大了起来。赵国要报邯郸的仇，就跟韩国约定一块儿去打魏国。庞涓得到了这个消息，请魏惠王先发兵去打韩国。魏惠王仍旧叫庞涓为大将，把全国大部分的兵马都交给他去打韩国。
庞涓带领大军到了韩国，打了几回胜仗，眼瞧着要打到韩国的都城了。韩国接连不断地向齐国求救。公元前343年，齐威王重新起用田忌，拜田忌为大将，田婴为副将，孙膑为军师，发兵五万去救韩国。孙膑又使出他的老办法来了，他不去救韩国，直接去打魏国。
庞涓得到了本国告急的信儿，只好退兵赶回去。赶到他回到魏国的边境，齐国的兵马已经进去了。庞涓一察看齐国军队扎过营的地方，发现了齐国的营盘占了很大的地方，叫人数了数地下做饭的炉灶，足够供十万人吃饭用的。庞涓吓得说不出话来，他想：“齐国有十万大军进了魏国的本土，一时里怎么也不能把他们打出去。”第二天，庞涓带领大军到了齐国的军队第二回扎过营的地方，又数了数炉灶，只有够供五万来人用的了。他想：“这是怎么回事？”第三天，继续往回走，他们追到了齐国的军队第三回扎过营的地方，仔细数了数炉灶，就算出大约也就剩了两三万人了。庞涓这才放心了，他笑着说：“还好，还好！齐国人都是胆小的。”庞涓的侄儿庞葱问他：“您怎么知道他们胆儿小呐？”庞涓笑了笑说：“什么事情都得仔细调查。我三次数了他们的炉灶，就全明白了。十万大军到了魏国，才三天工夫，就逃了一大半。田忌呀田忌！这回是你自己来送死，看你逃到哪儿去！上回桂陵的仇，这回可得报了。”他就吩咐大军整天整宵地按着齐国军队走的路线追上去。
他们这一追，一直追到马陵［在河北省大名县东南］，正是天快擦黑的时候。马陵道是在两座山的中间，山道旁边就是山涧。这时候正是十月底，晚上没有月亮。庞涓恨不得一步追上齐国的军队。虽说是山道，反正是本国的地界，就吩咐大军顶着星星往下赶。忽然前面的士兵回来报告，说：“前面山道给木头堵住了。”庞涓骂着说：“这也值得喊叫的吗？齐国人打算往北逃回本国去，怕咱们今天晚上追上他们，就堵住了道儿。大伙儿一齐动手把木头搬开不就结了吗？”庞涓上前亲自指挥士兵，就见道旁的树全砍倒了，只留着一棵最大的没砍。他奇怪为什么单单留着这一棵呐，细细瞧去，那棵树一面刮去了树皮，露出一条又光又白的树瓤［ráng］来，上面影影绰绰［chuò］好象还写着几个大字，就是看不清楚。庞涓就叫小兵拿火来照。有几个小兵就点起火把来。庞涓在火光之下，看得非常清楚。上面写的是：“ 庞涓死此树下！” 庞涓心里一急，连忙说：“ 哎呀！又上了瘸子的当了！” 回头对将士们说：“ 快退！快……” 第二个“ 退” 字还没说出，也不知道有多少支箭，就象下大雨似地冲他身上射来。
原来孙膑成心天天减少炉灶的数目，引诱庞涓追上来，早就算准了庞涓到这儿的时辰，左右埋伏着五百名弓箭手，吩咐他们说：“一见树下起了火光，就一齐放箭。”一会儿，山前山后，山左山右，全是齐国的士兵，把魏兵杀得连山道都变成血河了，直闹到东方发白，才安静下来。魏国的士兵不是投降了，就是跑了，那些没投降、没跑了的全都躺在地下，再也起不来了。齐国的军队带着俘虏和战利品从原道回去。走了一程，碰见了魏国后队的兵马，领队的将军正是庞涓的侄儿庞葱。孙膑叫人挑着庞涓的人头给他瞧，庞葱立刻下马跪着求饶命。孙膑对他说：“我让你一条活路，赶紧回去，叫魏王上表朝贡。要不然，魏国的宗庙也保不住啦！”庞葱连连磕头，捧着脑袋逃回去了。
魏惠王打了个大败仗，只好打发使者向齐国朝贡。韩国和赵国的国君更加感激齐国，都去朝贺。齐国的威名打这儿起就大了起来了。相国驺忌告了病假，交出了相印。齐威王就拜田忌为相国，还要加封孙膑。孙膑不愿受封，他亲手把十三篇兵法写出来，献给齐威王，辞了官职，隐居起来了。