一面让田忌派出少数部队佯装与庞涓的部队交战，故作示弱使其轻敌，田忌按孙膑的要求一一照办。
庞涓果然丢掉辎重，以轻装急行军昼夜兼程回救大梁，孙膑带领主力部队在桂陵设伏一举擒获庞涓。
马陵之战
公元前342年，魏将穰疵在南梁和霍击退韩将孔夜的军队，韩昭侯派使者向齐国求救。
孙膑再次采用围魏救赵的战术率军袭击魏国首都大梁，庞涓得知消息后急忙从韩国撤军返回魏国，但齐军此时已向西进军。
孙膑考虑到魏军自恃其勇，一定会轻视齐军。况且齐军也有怯战的名声，应采用诱敌深入的战术，引诱魏军进入埋伏圈后加以歼灭。
孙膑命令进入魏国境内的齐军第一天埋设十万个做饭的灶，第二天减为五万个，第三天减为三万个。
庞涓行军三天查看齐军留下的灶后非常高兴，说:“我本来就知道齐军怯懦，进入魏国境内才三天齐国士兵就已经逃跑了一大半。”于是丢下步兵只带领精锐骑兵日夜兼程追击齐军。
孙膑估算庞涓天黑能行进至马陵，马陵道路狭窄，两旁又多是峻隘险阻，孙膑于是命士兵砍去道旁大树的树皮，露出白木在树上写上庞涓死于此树之下，然后命令一万名弓弩手埋伏在马陵道两旁，天黑能在此处看到有火光就万箭齐发。
庞涓果然当晚赶到砍去树皮的大树下，见到白木上写着字于是点火查看。
字还没读完，齐军伏兵万箭齐发，魏军大乱。庞涓自知败局已定，于是拔剑自刎，临死前说道:“遂成竖子之名！”
齐军乘胜追击，歼灭魏军数十万人，俘虏魏国主将太子申。经此一战魏国元气大伤，失去霸主地位。
孙膑的军事理论思想是第一个提出反对“穷兵黩武”的人。
孙膑主张重视慎重地对待战争，他强调战争是国家政治生活中解决问题的一种重要手段，只有以强有力的武力作为保障才能够使国家安定，富强。
但是他反对穷兵黩武，指出作战胜利能够挽救濒临灭亡的国家，但战败也同样会失去土地，危害社稷。一味好战必然会灭亡，自取其辱。所以必须慎重地对待战争，不可不用也不可滥用。
孙膑主张积极地做好战争的准备工作来获得胜利，这样才能做到以战争抑制战争，他指出政治和经济条件是决定战争胜负的基础，强兵必先富国。
只有具备强有力的政治和经济作为后盾，才能做到事备而后动。
他又指出民心，军心是取得战争胜利的决定性因素，所以战争必须顺应民心，军心。要做到“得众”、“取众”。
战略思想方面必攻不守，必攻不守在敌众我寡，敌强我弱的情况下积极主动地进攻敌人防守的薄弱环节。
不仅能够有效地歼灭敌人的有生力量而且能够转换攻守形势。
战术方面孙膑提出“因势”“造势”的思想，充分利用敌我双方的条件造成有利于我的态势。
后世地位:唐朝建中三年，礼仪使颜真卿向唐德宗建议追封古代名将六十四人并为他们设庙享奠。
当中就包括齐将孙膑，同时代被列入庙享名单的只有田单，赵奢，李牧，王翦而已。
及至宋代宣和五年，宋室依照唐代惯例为古代名将设庙，七十二位名将中亦包括孙膑，在北宋年间成书的《十七史百将传中》孙膑亦位列其中，孙武，乐毅也在其中。
《孙膑兵法》中的思想有其局限性和历史环境的客观性，以及华夏文明中礼仪道德，至于穷兵黩武在古代由于生产力落后，物质匮乏无法支持长久战争，故此孙膑反对，但决不适合于工业化，海洋争霸的时代，工业化，殖民化的情况下谈不上什么穷兵黩武，尤其是大航海时代的开启，殖民主义掠夺杀戮，种族灭绝，文化入侵等，去反对什么穷兵黩武就是自寻死路。
孙膑是战国时期齐国着名的军事家孙膑赛马围魏救赵闻名全国特别是他和同学庞涓之间的恩怨纠葛
更因为孙庞斗智演义的流传而为老百姓所津津乐道
有五个行业尊孙膑为祖神，第一是制靴业制鞋业神
传说孙膑被庞涓暗害后为保护被削去髌骨的伤腿，用兽皮制成有史以来第一双过膝皮靴，后世的靴匠于是把孙膑尊为制靴业神。
第二是皮革业神传说，孙膑被庞涓挖膝之后只好跪步行走，这样要用皮张裹缠膝部，他就将皮子去毛并使其柔软，用起来舒服，缝制也方便，从此便出现了皮革业。而孙膑也成了这个行业的始祖。
旧时每年农历九月十三日，南京的皮匠们都要聚会为孙膑祖师爷举行祭祀活动；今云南丽江古城附近束河古镇的三圣宫楼阁仍还供奉着皮匠祖师孙膑的塑像。
第三是烧炭业神
传说很早以前有一年冬天鬼谷子命令两个徒弟孙膑庞涓去找膑决心一定要找到无烟柴而庞涓却为人十分狡诈借故不去找，孙膑发现可燃之物，烧之得炭，故后世称之烧炭之神。
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