其实，当齐军从齐、卫边境开进魏国境内的桂陵时，田忌看到的是连绵数十里的高陵和低谷相错的复杂地形。他站在一座高岗之上，四目远望，只见高陵和低谷均为西南东北走向，高岗之下是一条如带的低洼谷地，如果齐军埋伏于高岗两侧，等魏军误入低谷，这桂陵山就是一条巨大的布袋，将把魏军全歼在其中。
这是极为有利的地形。
田忌非常高兴，快步走到孙膑车前说：“军师！直到现在，我才真正明白军师的指挥意图。从一开始，军师就稳操胜券了！军师先是摆出一副保卫帝丘（今河南省濮阳市）的架式，引魏军强渡大河与我作战，但魏军无意攻伐帝丘，因此也就不理会我军，相反，还认为我军不懂战争策略，于是继续攻邯郸；紧接着军师调齐军南下，派两个无作战经验的大夫率军攻打平陵，我主力却按兵不动，养精蓄锐。攻打平陵我军自然失败，这却给魏军一个更有力的把柄：即我军连基本的作战常识也不懂。可就是这样的一支军队竟待魏军在邯郸拼得筋疲力尽，秦、楚两国又攻占魏不少土地后，一鼓作气驱车逼近大梁。在魏军看来，这一定是他最大的耻辱！”
孙膑说：“元帅分析得很对，只是，齐军乘虚而入去攻大梁还不是他魏军的最大耻辱。魏军在这里将被我军打得大败才是他最大的耻辱。”
田忌点头表示赞同，孙膑被人推上高岗后又对田忌说道：“少年时，我曾几次到过这里，都是为了逃避战争。”
望着远远的沙丘高岗，孙膑很是感慨。“每一次，我看到这里的复杂地形，就想：这里真是兵家用兵的好地方！我甚至还想过，将来我若是指挥打仗，就一定要把敌人诓进这山谷中将其制服。”
田忌释然：“原来军师对这一带地形如此熟悉，是因为早在少年时便已立下宏志，叫人钦佩！”
田忌放眼望去，又想起从战争初期孙膑一步步审时度势，诱敌深入，最后导演了一场齐军必胜的战役，不禁为孙膑的军事才能和智慧而折服。仗虽然还没有打完，但他已经可以断定，桂陵之战将成为千古佳话而万古流芳。
就这样，齐军以逸待劳，隐蔽在桂陵山一带的深谷两侧，等待着己方部队狼狈败逃而来。
当天正午可谓骄阳似火，当探子来报：魏军追我齐军已进谷口。话音未落，站在山上就能够看见来自远方的马蹄和战车扬起的沙尘遮没了半个天空，且飞速地向深谷腹地卷来。接到迎战命令，齐军将士更是个个摩拳擦掌、剑拔弩张，信心百倍地准备痛击魏军。
于是，在庞涓勒住马缰大叫“撤退！”的时候，根本来不及了。
深谷的南北高陵之上，齐军已里三层外三层地将魏军围了个结实。齐军的旗帜遮住了半个天空，锣鼓之声和呐喊之声也在谷底高岗间响彻。
这令庞涓怎么也想不明白：齐军究竟从哪里来的如此胆略和智慧，把他这个强大魏国的大元帅引进了死地。他痛恨自己没有听庞聪的提醒，轻易就上了齐军的大当。
庞涓是欲哭无泪，欲死不甘。他夹紧马肚，想挥军与高岗之上的齐国军队展开搏斗，却见齐军阵前除一面“田”字大旗外，又打出一方旗，上面是一个大大的“孙”字。庞涓如雷轰顶，“孙”难道是孙伯灵吗？他仔细再看，果然见大旗后面推出一辆战车，孙伯灵正坐于车中。
庞涓凶相毕露，咬牙切齿道：“果然是你！你到底走脱了，我痛悔在大梁没有杀了你！”他此刻恨不得爬上山陵把孙膑撕个粉碎。
孙膑坦然地笑着，说：“庞涓奸贼，当初我太年轻、太心善才上你的当，不过倒给后人留下一个警惕奸人的例证。今天，你的末日到了。你若投降，我就免你不死；你若顽抗，你认为你能逃得出我这重重包围吗？”
一听这话，庞涓在马上气得是火冒三丈，他大声喊道：“给我杀！给我冲！”
再看这边，田忌一声令下，齐军的第一重伏兵立刻冲向了敌阵。
齐军虽是出国境作战，但许多天来，一直屯住鄄地，养精蓄锐，只等今天这一刻的到来。因此，个个精神抖擞，人人勇跃向前。魏军围攻邯郸一年多，身上或轻或重的病未痊者甚多。且他们才夺邯郸，又连夜兼程赶往大梁，已疲惫不堪；追杀齐军，又陷入了齐军的十面埋伏，此时人人是胆战心惊，勉强应战。不一会儿魏军便倒下一大片。
庞涓气得狂吼乱喊，但面对齐军如此阵势甚是渺小。齐军、魏军在桂陵山谷战了几个回合，魏军就无力抵抗了，庞涓则拼命向西南逃命。
庞涓逃跑路上，砍杀了几个迎面而来的齐兵，也刺倒了几个挡住他逃路的魏兵。就在庞涓生死攸关的危难时刻，庞茅率另一军急驰而来，他们深入谷底，杀入齐军阵中，救出了庞涓。
庞茅、庞聪等人一路拼杀，终于冲出了桂陵山谷，带着庞涓逃向了大梁。而庞涓所率回救大梁的兵马除了个别掉队者侥幸生存外，几乎全部死在了桂陵山谷。
【马陵之战】
公元前341年，魏惠王又派庞涓联合赵国引兵伐韩，包围韩都新郑（今属河南省）。韩向齐告急，齐国便以田忌、田婴、田盼为将，孙膑为军师出手相救。
孙膑仍以“围魏救赵”战法，直奔魏都大梁，魏军闻齐国进军国都，遂撤走了在韩的围攻，欲回师击齐军于大梁，然而，齐军在过阿（今山东阳谷东北）、鄄（今山东省鄄城北）入魏境不久，知道韩围已解，便立即还师回齐。
魏军不甘计划落空，派遣了十万人马，以太子申为上将军，庞涓为将，追击齐军。这一次，庞涓和太子申率领的魏军正以飞马疾驰的速度紧紧地追赶着齐国的大军。
第一天，庞涓大军在境内忽听前面有探子来报：“发现齐军十万人军灶！”庞涓一惊，心想：齐魏兵力均为十万，旗鼓相当，不可轻敌。
可是，到了第二天，庞涓指挥的大军在追至距彭城八十余里的地方，忽听探子又来报：“发现齐军五万人军灶！”
“齐军兵力减为五万！”庞涓心里是又惊又喜。但那五万人去了哪里？他心中也不免有些疑问。于是，他下令先抓几个当地人来问问。
一会儿工夫，便有一老一少被抓至军前，庞涓问道：“你们可曾看到，齐国大军有向东去的吗？”
一老一少回答道：“有看到。”
“他们可是举着旗子、排着队伍向东去的？”庞涓又问。
老头说：“回将军，我见那齐国军队慌里慌张，乱七八糟，田里、山上到处都是，有的是往齐国跑，有的则是往别的路上奔。当官的喊了，可喊也喊不住，好像是还没打仗就逃回国了。”
少年又说道：“齐军一边走一边散，大路上走的人也越来越少。都说齐军怕魏军，真是一点儿也不假，魏军果然个个高头大马，人多车又多。”
听完了这样的一番话，庞涓便放了这两个人，策马扬鞭而去。
魏军又疾驰在追赶齐军的大路上。
结果，到了第三天，庞涓派出去的探马又来报：“前面发现齐军三万人军灶！”庞涓这才大为欣喜，他对太子申说：“齐军历来被三晋之军看不起，说他们是胆怯鼠辈，看来果然如此！齐军惧我魏军，闻我大军追赶，头一天是十万人，第二天就剩一半，第三天只剩三万人。这一路上被弃人马、战车无数，太子也已看到。所以我军只需再赶一夜便可追上齐军，恰在莒地将他们消灭。”
可是在太子申心中，他对庞涓所寄的胜利并没有多大把握。他说：“庞将军分析深刻，只是，齐军这么快就溃散了，还损失了一多半人马，恐怕有诈，我军不能不防。”
庞涓说：“太子太多疑了，这不利于我军迅速歼灭溃逃齐军。太子只要对一路所获情报加以分析，就不难得出我所说的结论。”
太子申与庞涓争论不过，且在魏国大军进入齐国境内时，也依然可以看到被丢弃在路上的各种军用物资，甚至粮食、马草，便不得不跟着向前。
突然，庞涓催马加鞭，下令魏军全速前进。孙膑此刻则正安坐在车中，指挥着齐军在郯地马陵山上布下了一个天罗地网。
齐军的十万人埋伏在马陵山的各条出入口及道道山脊之上，战车就是齐军的城墙、壁垒，大盾牌和天然的障碍物成为了齐军的掩体。齐军将一些长柄兵器，用来救援危急之处，稍短的刀、剑等短柄兵器，则用来截断敌人的逃路，然后配置弩兵，用来灵活机动地打击敌人。
另外，孙膑还在马陵山五里地外设置了观察哨。
孙膑让田忌派兵砍伐树木阻断马陵道北端出口处，并剥下一段树皮，在树身上用墨写下了一行大字：庞涓死于此！
当万名弓弩手在马陵道两旁埋伏好之后，孙膑说：“估计庞贼天黑后到达马陵道。我军看见马陵道上有火光即万弩齐发，定彻底消灭魏军于马陵道上。”
于是，在月黑风高的一天晚上，庞涓、太子申率领魏国大军浩浩荡荡地从三条山道直进郯地马陵山，欲入莒地。
庞涓亲率中军直进中间山道。起初，山道进口很是宽阔，且越进越空旷，但行至五里余，道路却突然变得狭窄了起来，原来本可数辆战车并行，至此也不得不一辆跟着一辆前行。
魏军中军不停地进入这条巨大的口袋状的独龙涧中。太子申率领的另两军分别进了独龙涧一左一右两条道沟。
这时，前面突然有人来报庞涓：“前方道路被断木阻隔！”
“笨蛋，那就把断木搬开！”庞涓勒住马缰喝道。
独龙涧中，魏兵为了搬开拦路的断木，忙活了好一阵，也仍然未见疏通。庞涓终于等待不及，策马上前催促。忽然，在隐约的夜色中，他看到断木旁的一棵白皮树上有字，便下马走到树前去看。
可由于夜色太重，庞涓看不清楚，就叫人速拿火把过来。即刻，侍卫举着火给他，他照树身一念：“庞涓死于……”
没等庞涓念完这些字，只听远山近岭骤然响起惊天动地的战鼓。庞涓肝胆欲破：难道又中孙膑之计？还没想完，又听万杆利箭如风似雨一般“哗哗”地向魏军阵中倾落。庞涓大叫“后撤！后撤！”但命令还未发完，就感到自己左腿一阵疼痛，他已被一支箭射中。
庞涓恨得是咬牙切齿，对自己说：又上孙膑的当了！
魏军中军挤在独龙涧中，欲逃不能，欲战不能。齐军占据有利地形，且堵住两头，如关起门打狗、堵住笼子抓鸡。近处就用戈、矛、锹等武器攻击，远处就用弓箭、弩等武器射杀。
魏军完全处于劣势，加上前几日的连续劳累，如今还看不见暗中齐兵，已无什么还击之，即刻死伤一片。
魏军中军与齐军相持了没几个时辰，便已尸横独龙涧、血染古栈道了。
庞涓拖着受伤的左腿，摸黑闯进了一条小路。在一块石头前停下，他踩上石头艰难地登上马鞍，打马向小路深处而去。他的身后还跟着几百骑兵。
庞涓率领这几百名骑兵刚拐过一道岭，突然又有暴风雨一般的利箭射来，顷刻间，前面的人马倒下一片，庞涓硬打马往前冲，不料一柄利箭直射他的右胸，他一个跟头就从马上栽了下来。
此刻，庞涓又恨又悔，心知再也无法生还了，就拔剑自刎。
马陵之战，齐军在孙膑的谋划下大获全胜，杀庞涓，俘虏魏国太子申，歼灭魏国十余万人，使魏国元气大伤。
在齐、魏争雄具有决定意义的桂陵之战、马陵之战中，孙膑指挥齐军两次击败魏军，迫庞涓自杀，使齐国成为强国之一。他在作战中运用避实击虚、攻其必救的原则，创造了著名的“围魏救赵”战法，为古往今来兵家所效法。孙膑及其弟子所撰《孙膑兵法》继承了孙武的军事思想，总结战国中期以前的战争经验，具有鲜明的时代特色，给后世留下了宝贵的军事理论遗产。
