在山上苦读的孙膑，突然在某一天接到了庞涓的来信。信上的庞涓邀请自己去魏国任将军。孙膑看到了庞涓所描述的他的生活和功绩，心里很是羡慕，也为此而感激庞涓的推荐，因为终于有一个机会施展自己的才能了。
孙膑收拾行囊奔赴魏国，初到魏国，庞涓亲自接待了孙膑，大摆筵席，盛情款待，并且将他好生安置。可是，孙膑在庞涓家里，等了很多天都不见魏惠王召见自己，孙膑见庞涓也没提这件事，也没好意思问他。于是，孙膑在等待中度过了一天又一天。直到某一天，孙膑突然被门外急促的敲门声给惊醒了，他的噩梦也随之而来。
推门而入的士兵们，问也不问，把孙膑绑起来，驾着孙膑就把他拖出去了。在士兵的推搡下，孙膑不明就里，一边走一边吼道：“你们凭什么抓我？我有什么过错？”士兵回答说他犯了私通齐国之罪，奉魏惠王之命对其施以膑足、黥脸之刑。孙膑闻之，犹如晴天霹雳，幡然醒悟后高声辩解，但是为时已晚，士兵们拔刀剜去了孙膑的两个膝盖骨，之后将他丢在猪圈，任他自生自灭。多亏后来孙膑装疯卖傻，才得以逃脱。
后来，孙膑逃到了齐国，藏身齐国的这些年，不仅更加刻苦研究兵法，还帮助齐国成为了中原的一个大国。
孙膑后来通过齐国使者逃到齐国，深得齐威王器重。“取君下驷于彼上驷，取君上驷于彼中驷，取君中驷于彼下驷，失一而得二”，人尽皆知的田忌赛马就是发生孙膑在齐国时候发生的事。孙膑初到齐国因为智谋过人，深受齐国君臣的礼遇。因为这次赛马，孙膑的聪明智慧举国知晓，齐威王拜孙膑为“军师”。
公元前354年，魏国受命庞涓发兵八万，突袭赵国，将赵国的都城邯郸包围。赵国被这突如其来的袭击弄得措手不及，慌乱之中，只得向齐国求助，齐威王本打算派孙膑的，但是孙膑说自己是残疾人带兵多有不便，建议让田忌为将军，自己则担任军师，前往救赵。田忌与孙膑商议策略，田忌认为应速战速决，直奔赵国邯郸解救。而孙膑则提出应趁魏国国内空虚，发兵直捣魏都，这样魏军便会不顾一切回魏国解围，田忌采取了孙膑的做法，结果此战魏国被打得落花流水，大败而逃，主将庞涓被活捉，不过孙膑并没有对庞涓怎样，训导他一番后，又将他放走了。这便是“围魏救赵”的故事。
桂陵之战十二年后，魏又大举攻韩，韩国向齐国求助，这时齐国的国君是齐宣王，齐宣王对出兵之事多有迟疑，孙膑在此事提出：“深结韩之亲而晚承魏之弊”，建议先让韩魏两国交战，待魏国兵疲之时才出动，这一次故技重施又以“减灶之计”示弱于敌，让魏国放松懈怠，滋生骄傲心态。最后魏国还是被孙膑降服了，而魏国的庞涓也被齐国的军队射杀了。也有另一种说法是庞涓两次战争失利后，羞于面对魏国，于是自刎而死，不管是哪种说法，庞涓是孙膑的手下败将无疑。
