公元前354年，势力强大的魏国进攻赵国，魏国将军庞涓指挥大军包围了赵国的都城邯郸。第二年，赵国向齐国求援，齐国任命田忌为将，孙膑为军师，率军八万前往救援。
田忌本来打算带领军队直接去赵国与魏军作战，孙膑认为，魏国的精兵都在攻打赵国，国内空虚，主张采取避实击虚的灵活战术，向魏国的国都大梁（今河南开封）进军，造成兵临城下，大军压境之势。田忌采纳了孙膑的计谋，率军进攻魏国。
庞涓得知消息，非常着急，丢掉粮草辎重，星夜从赵国撤军回国。孙膑预先在魏军回国的必经之地挂陵（今河南长垣西北）设下埋伏，当庞误用率领长途跋涉、疲惫不堪的魏军经过时，齐军突然出击，大败魏军。这场战役又称为“桂陵之战”。在战史上，把这种作战方法叫做“围魏救赵”。
二、以逸待劳
楚、韩、燕三国军队退去。庞涓也只好撤军。回军的路上庞涓越想越气，又带大军杀回。
魏国大军的突然返回，使齐国有此措手不及。齐威王命田忌和孙膑带兵抗敌。虽然楚、韩、燕三国的军队已经返回，齐军和魏军相比还是敌强我弱，孙膑令全军守而不出。
庞涓为激孙膑出营作战，命魏国士兵在营外高声漫骂。孙膑仍按兵不动。田国气愤不过，要求出兵，没想到孙膑竟然同意。田国率精干之兵不断袭击敌人，使魏军更加疲惫。
庞涓战不能战，拖又拖不起，只好撤军，孙膑乘机出兵，大败魏军。
三、假道伐虢
孙膑来到韩国申大夫家，申大夫要将他引见给韩王，孙膑不愿让自己来到韩国的消息传到魏国，因此不愿去见韩王。申大夫还是将孙膑来到韩国的事告诉了韩王，韩王立即召见孙膑，拜孙膑为军师。
庞涓得知孙膑在韩国，故作不知，派使者来到韩国，邀请韩国在成周会盟，对付共同的敌人秦国，请韩王允许魏国参加盟会的人路经韩国成皋。
孙膑向韩王进言，说魏国肯定另有所图，并向他讲了当年晋献公假道伐虢的故事。韩王只答应盟会，未答应借路。
盟会之时，魏王假作劳累过度，旧病复发，庞涓再次提出借路韩国的北方重镇成皋，从近路回国。韩王以为盟约以定，魏国不会与之为敌，答应了庞涓了请求。庞涓回国途中，乘韩国不备，突然占领了成皋。然后向韩王提出：以成皋换孙膑。
