不过，阖闾死后，吴王夫差继位，曾经举荐孙武的伍子胥被冤杀。孙武心灰意冷，隐居到郊外，不久也去世了。《史记》记载：“孙武既死，后百余岁有孙膑”，按照司马迁的这一说法，孙膑是在孙武去世的一百多年后才出生的。
孙膑和庞涓都在鬼谷子门下学习兵法，孙膑的才华智慧，都要甩开庞涓八条街。庞涓后来在魏国当上了大将，便将孙膑带到了魏国。
作为师兄弟，庞涓担心孙膑能力超过自己而受到魏惠王的重用，便想着法子陷害孙膑。结果，孙膑被砍去双足，脸上也被刺上记号。本来想干些大事，没想到在同学的黑手下受尽了屈辱。孙膑心里充满惆怅。
天无绝人之路。齐国有使臣来到魏国，孙膑求见，
并被带回了齐国，并成为了大将田忌的部下。
因帮助田忌赛马，孙膑见到了齐威王。“威王问兵法，遂以为师。”这次对话，孙膑坦陈战法，齐威王心为所动。周显王十五年(前354年)，赵国攻打卫国。作为盟国，魏国出兵攻打赵国，围困了其首都邯郸。大敌当前，赵国向齐国请求援助。
眼看魏国兵多将广，对邯郸形成包围之势。孙膑提出了出其不意，直接攻打魏国首都大梁使其退兵的计策。齐威王采纳这个建议，攻打大梁。后院失火，魏国迅速撤兵，化解了赵国困局。周显王二十七年(前342年)，魏国攻打韩国，齐国再度出兵救援。孙膑再度使用了围魏救赵的方法，直取大梁。
这次交战，实际上是孙膑和庞涓的交锋。魏国主将庞涓吸取围魏救赵的教训，率领大军回防。孙膑早就预料到了这一点，他下令“使齐军入魏地为十万灶，明日为五万灶，又明日为三万灶。”刚刚进入魏国领地时，齐军吃饭时做了十万灶，第二天削减到五万，然后是三万。
假象往往会迷惑狂王者的眼睛。庞涓认为齐军军纪涣散，士卒四处逃散，便抛下主力，率少量精兵快速追击。孙膑早有准备，他在马陵埋伏弩兵。日暮时分，庞涓到达。突然，万箭齐发，庞涓部下几乎全军覆灭。马陵成为庞涓人生之路的终点，他拔剑自刎，了却了自己的一生。
孙武处在春秋时期，而孙膑则处在战国时期，二者相隔百余年，不可能是同一个人。而作为孙武后人，孙膑传承发展了孙武的学说，《孙膑兵法》更是对《孙子兵法》的补充。
