前445年，魏文侯即位，他重用李悝、吴起、西门豹、段干木等人，进行了大刀阔斧的改革，魏国迅速成为战国初期最为强盛的国家。魏惠王继位以后，继承文侯、武侯的霸业，继续积极向外扩张。魏国的兴盛和称霸，直接损害了楚、齐、秦等其他大国的利益，引起这些国家的普遍恐惧和嫉恨，齐、魏矛盾尤为尖锐。齐国自西周以来一直是东方的大国。前356年齐威王即位后，任用邹忌为相，积极发展经济，使齐国国势日渐壮大。在面临魏国向东扩张的严重威胁时，它积极利用赵、韩诸国与魏国之间的矛盾冲突，展开了对魏国的激烈斗争。
前384年，魏惠王攻伐赵国，将邯郸团团围住。楚王派遣景舍救援赵国，齐威王派遣田忌救援赵国。
孙膑和庞涓曾一同学习兵法，后来庞涓在魏国任将军一职。他认为自己的才能赶不上孙膑，就把孙膑招引来；孙膑到达魏国以后，庞涓却寻机削去了他的髌骨，并且施以黥刑，想使孙膑终生不能做事。齐国的使节来到魏国，孙膑以受过刑罚的罪人身份暗中求见，并让齐国的使节偷偷地用车把他送回齐国。田忌非常友好地以宾客之礼接待了孙膑，并且把他推荐给齐威王。齐威王向孙膑请教兵法，并拜他为军师。后来齐威王谋划救援赵国，打算让孙膑担任主帅。孙膑以受过刑罚的人不能担任主帅为理由来辞谢，于是齐威王以田忌为主帅而以孙膑为军师。
田忌想要与赵国军队直接交锋。孙膑说：“理清乱丝的人不能握紧拳头，劝架的人不能动手帮着打，避开要害直捣虚处就可以自然地改变形势了。现在魏国和赵国互相进攻，轻便的武器和精锐的士卒必然全部用在战场，而年老病弱者则留在国内。您不如率领部队快速奔赴魏国都城，占据它的交通要道，攻陷它正处于虚弱的地方，那么魏国必定放弃进攻赵国。这样，我们出一次兵就能达到既解赵国之围而又挫败魏军的效果。”田忌接受了孙膑的建议，率军亲自奔向魏国都城。魏军得知这一情况急忙返回救援，齐军在桂陵大败魏军。
庞涓又攻伐韩国，韩国向齐国请求救援。齐威王召见大臣商议说：“早救与晚救相比较，哪个对我们更好呢？”成侯说：“不如不救。”田忌说：“不救韩国，那么韩国就将受挫而被魏国吞并，不如早点救它。”孙膑说：“韩、魏两国的军队还没有疲惫就去救它，这是我们代替韩国承受魏国的武力，听从了韩国的命令。况且魏国有破韩国的决心，韩国看到有亡国的趋势，必然向东告诉齐国。我们顺势与韩国深结友谊，这样就可以获取重利并且得到好的名声。”齐威王说：“好。”于是暗中答应韩国使节并且送走了他。韩国因为依赖于齐，于是就把国家的命运托付给东方的齐国。
齐国于是让田忌、田婴、田盼率领部队，孙膑为军师，前去救援韩国，奔赴魏国都城。庞涓听到这消息，离开韩国而返回。魏国派太子申担任主帅，抵御齐军。孙膑对田忌说：“韩、赵、魏的士卒向来剽悍勇猛而瞧不起齐国士卒，认为齐军怯懦。善于作战的人应顺应事物的发展趋势加以引导。《孙武兵法》说：走百里去争利的，先头部队的将领会受挫折；走五十里去争利的，队伍只有一半赶得到。”于是齐军进入魏国领土后，第一天孙膑让修造十万火灶，第二天修造五万火灶，第三天修造两万火灶。庞涓行军三天，非常高兴地说：“我就知道齐军怯懦，进入我国领土三天，超过半数的士兵就逃走了！”于是他舍弃了步兵，只与他的轻骑兵日夜兼程追逐齐军。孙膑估计魏军天黑时应该到达马陵，马陵道路狭窄而且两旁多险阻，可以埋伏军队，他命人在路边一棵大树上写道：“庞涓死于此树下！”接着他命令齐军擅长射箭的人携带上万只弩，沿马陵道两旁埋伏下来，约定好天黑后看到举火把就一齐射箭。庞涓果然夜间来到被砍剥的树下，忙让士兵点火去看。还没等读完，万弩一齐发射，魏军大乱，各自逃窜。庞涓走投无路只好自杀。齐军大破魏军，魏国的太子申也被俘虏。
