墨翟云游至齐国，在齐相田忌家做客。他的弟子禽滑从魏国过来见他。墨翟从容问起孙膑在魏国是否已经得意，禽滑将孙膑被刖之事原原本本地告诉了墨翟，墨翟闻讯叹息说：“唉，想不到本是为了推荐他，却是害了他啊。”于是就将孙膑之才以及庞涓妒忌之事告诉了田忌。
于是田忌就去见齐威王说：“我们国家有贤能之人，却让他在别的国家受辱，这实在不该啊。”
齐威王说：“寡人发兵前去迎接孙子怎么样？”
田忌说：“庞涓不容孙膑在魏国入仕，又岂能容忍孙膑回齐国入仕呢？大王若要救孙子，须是如此这般，方保万全。”
齐王用田忌之策，先使客卿淳于髡假装去魏国进献茶叶为名，寻机去见孙膑。淳于髡领旨，押了茶车，捧了国书，直奔魏国，禽滑扮作亲随一路同行。到了魏国，淳于髡见过魏惠王，献了国书，交接了茶车，惠王大喜，设宴招待，酒足饭饱后送于馆驿住下。已是更深，禽滑借夜色掩护，悄悄来到孙膑容身处来见孙膑。孙膑背靠井栏而坐，见禽滑，张目不语。禽滑垂泪说：“孙先生困顿如此了吗？你还认得禽滑吗？我师傅在齐王面前倾诉先生的冤屈，齐王很是倾慕先生。淳于公这次前来，就是以献茶叶为名，解救先生来了。”
图片来自网络良久，孙膑泪流如雨，长叹说：“某自度就此死于沟渠了，想不到还有今日的机会。不过庞涓此人疑心太重，恐怕不易脱身。”
禽滑说：“我们已经定下计策，先生不必过虑，还请不要离开此地，找到机会的话，就会过来相迎。”因约定只在此处等候，千万不要离开。吩咐已定，禽滑道别而去。
第二日，魏王款待淳于髡，知道他是善辩之士，因厚赠金币结纳。淳于髡辞了魏王回到客栈，将要安排回国，庞涓又使人知会第二日在十里长亭置酒饯行。禽滑得到消息，于当夜用温车藏了孙膑，却令义子王义穿了孙膑衣服，披头散发，以泥土涂面，装作孙膑模样，靠在井栏上。疯癫之人，又脏又臭，谁肯上前细辨？那地方只当是真的孙膑在此，具结上报，庞涓因此并不起疑。
淳于髡十里长亭与庞涓欢饮已毕，即便辞行。庞涓执手相送。淳于髡却使禽滑驱车速行，自己亲自押后，一路望齐境而来。数日后，王义也脱身而来。地方但见肮脏衣服一地，不见了孙膑。急忙报知庞涓，庞涓只疑孙膑投井而死，不疑有他，因使人打捞尸首不得，搜访数日不获，又恐魏王见责，吩咐左右只以投水而死上报，并没想到孙膑会投奔齐国。
再说淳于髡载孙膑一路急行，直到离了魏境，方敢停下休息，并顺便为孙膑沐浴更衣。既入临淄，田忌亲迎于十里之外，通报威王，使孙膑乘蒲车入朝。威王叩问兵法，孙膑对答如流，威王即欲拜官。孙膑推辞说：“臣未有尺寸之功，不敢受封。况且庞涓若闻臣用于齐，又将起嫉妒之端。大王不如先将这事秘而不宣，等有用臣之处，臣再效力如何？”
威王从其请，使他暂时住在田忌家。田忌奉为上宾。孙膑欲同禽滑一道去拜谢墨翟先生，问时墨翟已经早已偕同禽滑不辞而别，周游列国去了，孙膑叹息不已。自此，孙膑在田忌家暂住不题。
再说魏惠王既废孙膑，遂责成庞涓征伐中山，以报往日之仇。庞涓进奏说：“中山远于魏而近于赵，与其远争，不如近割。臣请为君直捣邯郸，以报中山之恨。”惠王许之。于是庞涓出军车五百乘伐赵，围邯郸。邯郸守臣连战俱败。赵成侯惧，使人以中山之地贿齐求救。齐威王已知孙膑之能，欲拜孙膑为大将，孙膑推辞说：“臣是刑余之人，使臣主兵，显得齐国别无人才，徒惹敌国嘲笑。请求以田忌为将。”
齐威王于是用田忌为大将，孙膑为军师。孙膑经常独自坐在辎车之中，只是背地里出谋划策，并不露面。田忌欲引兵救邯郸，孙膑制止说：“赵将非庞涓之敌，等我们到了邯郸，其城早就被攻下了。不如在半路驻兵，却扬言欲伐襄陵，庞涓闻信必还，我们在半路邀击，战无不胜。”
当时邯郸候救不至，守将兵疲力尽，以城降魏。庞涓使人向魏王报捷，正欲继续进军，忽然听说齐国遣田忌乘虚来袭襄陵。庞涓大惊说：“襄陵有失，安邑（当时魏国都城）震动，我应当回师救我根本。”于是班师。离桂陵二十里，正遇齐师。孙膑早已打听得魏兵到来，预先做好准备，先使牙将挑战。庞涓族子庞葱前队先到，迎住厮杀。战不数合，牙将诈败而走。庞葱恐怕有诈，不敢追赶，回来报知庞涓。庞涓大怒说：“小小偏将不能擒取，又如何能擒田忌？”随即引大军追赶。将近桂陵，只见前面齐军排成阵势，庞涓乘车观看，正是孙膑初到魏国时所摆的颠倒八门阵，心下暗疑，那田忌如何知道此阵法？莫非孙膑已经回归到了齐国了吗？一头思量，一头吩咐手下摆好了阵势。这当头，只见齐军阵中闪出了大将田忌的旗号，当先冲出的一辆戎车上，田忌全装披挂，手持画戟立于车中，田婴挺戈立于车右。田忌大喊：“魏将中能主事的，上前回话。”
图片来自网络侵权必删庞涓亲自出车，对田忌说：“齐魏一向和好，魏赵有怨，和齐国有什么关系，将军弃好寻仇，实在是失计。”
田忌说：“赵国将中山之地献给我国，我国主命我领兵来救赵国，如果魏国也割数郡之地交付给我，我就撤军。”
庞涓大怒说：“你有什么本事，敢与我对阵？”
田忌说：“你既有本事，可认识我的阵法吗？”
庞涓说：“这是颠倒八门阵，我得鬼谷子传授，如何不认识？你是从哪里窃取了一点皮毛，竟敢来问我？我国中三岁孩童都认识这个阵法。”
田忌说：“你既然认识，那么敢来攻打这个阵法吗？”
庞涓心下踌躇，若说不打，丧了自己志气，于是厉声回应说：“既然认识，如何不能打？”遂吩咐庞英庞葱庞茅说：“记得孙膑曾讲过这个阵法，略知攻打之法。但此阵能变长蛇，击首则尾应，击尾则首应，击中则首尾皆应。攻者因此被困。我今去打此阵，你三人各领一军，只看此阵一变，三队齐进，使其首尾不能相顾，此阵也就破了。”
庞涓吩咐完了，自领五千先锋上前打阵。才入阵，只见八方旗色，纷纷转换，认不出哪一门是休、生、伤、杜、景、死、惊、开了。东冲西撞，戈甲如林，并无出路。只听得金鼓乱鸣，四下呐喊。阵中所竖的旗上，俱有军师“孙”字。庞涓大惊说：“刖夫果然在军中。我中了他的计了。”正在危机，却得庞英庞葱两路兵杀进，单单只救出庞涓，那五千先锋不剩一人，问庞茅时，已被田婴所杀。共损兵两万余人。庞涓甚是伤感，原来八卦阵本按八方，连中央戊已，共是九队车马，及庞涓入来打阵，抽去首尾二军为二角以备遏制外救，只留七队车马，变为圆阵，因此庞涓迷惑，不敢再战。
庞涓知道孙膑在军中，心胆俱裂，不敢留恋，连夜弃营逃回魏都。田忌与孙膑探知对方是空营，亦不追赶，奏凯而还。魏惠王因为庞涓有破邯郸之功，虽有桂陵丧败，也只是将功补过，不予追究。
田忌与孙膑在齐国大得威王信用。后庞涓使反间之计，田忌被迫退位，孙膑亦不再担任军师之职。直到威王薨逝，宣王即位，田忌和孙膑才重新被委以重任。
再说庞涓听说田忌和孙膑已不被重用，大喜说：“我今日又可以横行天下了。”因说魏惠王伐韩，惠王准奏。使太子申为上将军庞涓为大将，起兵伐韩。韩昭侯告急于齐。求其出兵相救。齐宣王召群臣问计。田忌力主出兵，相国邹忌力主不救。只有孙膑嘿然不语。宣王说：“军师不发一言，难道救与不救都不可行吗？”
孙膑回答说：“是的，魏国自恃其强，前年伐赵，今年伐韩，他心里又岂能不时刻惦记齐国？若不救，是放弃韩国而令魏国独肥。因此说不救是不对的。魏方伐韩，韩国未疲敝而我救至，是我代韩受兵，韩享其安而我受其危，所以说救也是不对的。”齐宣王说：“那么我们该怎么办？”
孙膑说：“我们应该先答应救韩，以安其心。韩国知道有齐救。一定会全力迎敌。魏国也会全力进攻。我等到魏国疲敝，然后引兵前去，攻疲魏而存危韩，用力少而见功多，岂不胜于前面二策？”
宣王称善。遂许救韩。韩昭侯大喜，倾力拒魏。前后六战不胜。再遣使来齐求救。齐宣王复用田忌为大将，孙膑为军师，起兵救韩。田忌又欲往韩国进发。孙膑说：“不可，不可。我们往日救赵，不去赵国。今日救韩，为什么要到韩国去？”
田忌说：“军师的意思，将要如何？”
孙膑说：“化解纠纷的战术，在于攻其所必救。今日之计，只有直接攻打魏国首都。”
田忌从其言，命三军齐往魏邦出发。庞涓连败韩师，将逼新都（韩国首都）。忽接本国警报。说：“齐兵复寇魏境，望元帅速速班师。”
庞涓大惊，立即传令离韩归魏。韩兵亦不追赶。
孙膑知庞涓将至，对田忌说：“三晋兵素来强悍，轻视齐兵。齐军号称为怯。善战者因其势而利导之，我军远入魏地，应该诈为怯弱而引诱他们。”
田忌说：“如何引诱？”
孙膑说：“今日扎营，立十万个灶口，明日改为五万，依次类减，他见我们的军灶日减，一定会以为我们的士兵怯战，行军过程逃亡过半。就会兼程逐利，其志必骄，其力必疲，我们可趁机用计智取他。”田忌从其计。
再说庞涓领兵前行，见齐兵留下的营寨广大，使人数时，足有十万余灶，大惊说：“齐兵如此之众，不可轻敌。”明日至前边营地，数时只见还剩五万余灶。至后日再见营地，还剩三万余灶。庞涓以手加额说：“这可是魏王的鸿福啊。”
太子申不解的问：“将军为什么未见敌兵而喜形于色？”
庞涓说：“我就知道齐人素来怯战。如今进入魏地才三天，士兵就逃亡过半了，还敢持戈力战吗？”
太子申说：“齐人多诈，将军须小心在意。”
庞涓说：“田忌等今日自来送死，庞涓虽不才，愿生擒田忌等人，以雪桂陵之耻。”当下传令选精锐二万余人，与太子申分为二队，星夜兼程。步军全部留在后面，使庞葱率领徐进。
孙膑时刻使人探听魏军动静。这日孙膑屈指计算行程，魏军日暮必至马陵。那马陵道夹在两山中间，溪谷幽深，是伏兵的好去处。道旁树木丛立，孙膑只捡最大的一棵留下，其他的尽皆砍倒，却将大树面向魏军来路的那一面砍去树皮，用黑煤大书六个大字：庞涓死此树下。上面横书四个字：军师孙示。令部将各选五千弓弩手埋伏在左右，并吩咐：“但看到树下火光亮起时，一齐发弩。”再令田婴引兵一万离马陵三里埋伏，待魏兵一过，从后掩杀。自己与田忌引兵远远屯扎，准备接应。再说庞涓一路打听齐兵过去不远，恨不能一步赶上。只顾赶路，来到马陵道时，恰好日落西山。这时正是十月下旬，并无月光。前军回报：“有断木拦路，难以前进。”
庞涓说：“这时齐军害怕我们紧跟其后使出的计策。”说完正要指挥士兵开道，猛抬头见一株大树上树身被砍去树皮，上面隐隐约约有字迹，但因为天光昏暗看不清楚，遂令士兵点起火把照明，庞涓在火光之中看得分明，大惊说：“我中了刖夫的奸计了。”急令士兵速撤。说时迟那时快，只见左右埋伏的弓弩手齐齐现身，见树下火光大盛，随即挽弓即射，霎时万弩齐发，军士死者不计其数，庞涓身带重伤，料不能脱，叹息说：“唉，真是天理昭彰，报应不爽啊。”遂拔剑自刎而死。
马陵之战，孙膑终于亲自手刃仇人之首，大仇得报，也就倦于俗务不再以功名为念，后随鬼谷入山修炼，不知所终，有传言终成仙道。好在在遁世之初，为后人留下了一部兵法奇书《孙膑兵法》，也是对后世不小的功果。
至于庞涓，以欺人之心反被人欺。应了下山时的誓言，万箭穿身而死，也算是一段因果报应。