魏惠王也想仿效秦孝公，搜罗一个商鞅式的人才来治理国家。他不惜重金招徕天下豪杰。
当时有个叫庞涓的魏国人也来了，魏惠王亲自接见了他。庞涓讲了一些富国强兵的道理。魏惠王听了很赞赏，就拜庞涓为大将。
后来，魏惠王又听到孙膑很有才干，跟庞涓说起孙膑。庞涓派人把孙膑请来，跟他一起在魏国共事，庞涓发现自己的能力不如孙膑，怕有朝一日孙膑会取代他的地位，就告发孙膑私通齐国。魏惠王十分恼怒，治了孙膑的罪，在孙膑的脸上刺了字，还剜掉了他的两块膝盖骨。正巧齐国有一个使臣出使到魏国，便偷偷地把孙膑带回了齐国。
孙膑到了齐国后，齐威王对他大为赏识。
公元前354年，魏惠王派庞涓进攻赵国，齐威王就拜田忌为大将，孙膑为军师，发兵去救赵国。田忌按照孙膑的计策，去攻打魏国国都大梁。庞涓的军队已经攻下邯郸，忽然听说齐国攻打大梁去了，立即吩咐全军回救大梁。当庞涓的队伍到达桂陵（今河南长垣西北）时，正与齐国兵马相遇。两军一开仗，庞涓大败。齐军不仅解了邯郸之围，而且大胜而归。
公元前341年，魏国又派兵进攻韩国。韩国也向齐国求救。那时候，齐威王已经死了，他的儿子齐宣王继承了王位。齐宣王派田忌、孙膑带兵救韩国。孙膑采用他的老办法，不去救韩，却直接去攻魏国。
庞涓接到本国的告急文书，只好退兵往回赶，这时，齐国的兵马已经进魏国了。
魏国太子申率领大量兵力，抵抗齐军。这时候，齐军已经退了。庞涓一见齐军撤退，便吩咐魏军日夜兼程，沿着齐军队伍走过的路猛追过去。一直追到马陵（今山东聊城西南），天色渐渐黑了下来，马陵道十分狭窄，路旁边都是障碍物。庞涓恨不得一步赶上齐国的军队，命令大军摸黑往前追。忽然前面的路给木头堵住啦。
庞涓到前面一看，见道旁树全砍倒了，只留下一棵最大的没砍。那棵树上面还刮去了树皮。裸露的树干上面影影绰绰还写着几个大字，因为天色昏暗，看不清楚。
庞涓叫士兵拿火一照，看见上面写的是“庞涓死于此树下”。
庞涓大惊失色，连忙命令将士撤退。霎时间，四周的乱箭，像飞蝗似的向魏军射来，马陵道两旁杀声震天，齐国的士兵铺天盖地地杀过来。
原来这是孙膑设下的计策，他故意让军队装出逃跑的样子，引诱庞涓追上来。他算准魏兵在这个时辰到达马陵，预先埋伏下一批弓箭手，吩咐他们只等树下出现火光，就一齐放箭。庞涓见无路可逃，便拔剑自杀了。
齐军乘胜大破魏军，把魏国的太子申也俘虏了。从这以后，孙膑的名声传遍了各诸侯国。他写的《孙膑兵法》一直流传到现在。
