听到这里，田忌就奇怪了。既然要攻打魏国，为啥不选择利于攻打的地方，反而还碰这种硬钉子？对此，孙膑只是笑而不语。
到了平陵城，孙膑问田忌，在我们军队里，哪位将领指挥能力最差？田忌回答：“恐怕是齐城、 高唐二位都大夫吧！。”于是孙膑从容道：“那我建议将军应以两位大夫为前锋，攻打平陵城。”
田忌一向很信服孙膑，虽然对孙膑的建议有所疑惑，但最终还是采纳了。之后，齐城、高唐二大夫率领前锋军攻打平陵，而魏国则以城池为依托，发动反击。此战中，齐军大败，两位大夫相继被*。
田忌见二大夫战败，于是惊恐地问孙膑：“咱们刚刚出战，就遭此大败，为之奈何啊？”孙膑回答：“别慌，我们现在应该绕过平陵，直接攻打敌人首都大梁？同时，还应分散部分兵力，制造我们不懂兵法的假象！”
原来，孙膑之前的一系列行为，都是为了麻痹前方作战的庞涓，让他以为齐军容易对付。只有这样，才能引得这条大鱼上钩。听闻齐军直取大梁，果然惊动了庞涓。由于庞涓误以为齐军好对付，因此仅仅只带了一些机动性较强的轻兵。而此时，孙膑早就在其必经之处——桂陵设下了伏兵。此战中，庞涓大败，一举擒获庞涓。而这便是历史上经典的“围魏救赵”战术。
对于迫害自己的老同学，孙膑并没有将其*死泄愤。因为在孙膑看来，桂陵之战不过只是一场小胜利，根本无法撼动魏国的霸权。而他要做的，是彻底摧毁魏国的霸权，摧毁庞涓引以为豪的事业。对于一个男人来说，最大的痛苦莫过于梦想的破灭。孙膑的复仇，绝不是以牙还牙，摧毁庞涓的身体，而是要毁灭的心灵。
不久后，魏国在列国的调停下，与赵国会盟，并且撤出了邯郸。与此同时，魏国还在襄陵击败了齐、宋、卫联军。于是，齐魏停战，魏国的霸权并没有被撼动。为了表示诚意，齐国将庞涓放回了魏国。而魏惠王不计庞涓的失败，仍以他为将。
10年过后，也就是公元前342年，魏国大举进攻韩国。齐威王于是派田忌、田朌为主将，田婴为副将，孙膑为军师，率军援助韩国。
此战中，孙膑继续施展“围魏救赵”之术，并没有直接援救韩国，而是*向大梁。而这一次，庞涓学乖了，他带领自己所有的主力，决定与孙膑决一死战。在庞涓看来，桂陵之战不过是个意外，齐军素来怯懦，战斗力不强，哪是魏武卒的对手。
对于自己老同学狂傲的秉性，孙膑自然心知肚明。于是他像上次一样，继续施展出示弱之计。在仔细研究地形后，孙膑制定了减灶之计，制造出齐军大举逃亡的假象。而庞涓再次中计，他开心地说道：
“我固知齐军怯，入吾地三日，士卒亡者过半矣”。
之后，孙膑带兵假意后退，并在树木丛生的马陵地区埋伏下1万名弩手。而庞涓见齐军撤退，于是轻车卷甲，欲追袭齐军。到了马陵，庞涓见前方路段已被一棵砍断的大树所阻。于是庞涓举着火把，想一看究竟。结果发现在断木之上，刻有这样几个字：庞涓死于此树之下。庞涓还没读完，只见树林间万矢齐发，魏军大败。庞涓见大势已去，于是绝望地怒骂道：
“遂成竖子之名！”
庞涓嫉贤妒能的恶行，直到死前仍怙恶不悛。最终，庞涓拔剑自*。失去指挥的魏军乱成一团。而齐军持续追击，10万魏武卒全军皆没，连名义上的主帅——魏太子申也被俘虏。此战后，魏国主力尽丧，齐、秦两国趁机从两面夹击，而魏国的霸权一去不复返。
仇人身死，加害于自己的魏国也因此走向衰落，孙膑终于完成了他的复仇！
马陵之战后，孙膑决定功成身退，开门收徒、闭门著述，完成了《孙膑兵法》的撰写。由于年代久远，导致《孙膑兵法》失传。因此在很长一段时间，《孙膑兵法》被很多人认为是《孙子兵法》的误写。甚至孙膑存在与否，都广被质疑。但在1972年，《孙膑兵法》却在银雀山汉墓中被发现，最终确定，这本兵书真的存在。
