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”。从此，孙膑名扬天下一步，世间争相传诵他的兵法