于是，齐威王下令兵分两路，一路攻打襄陵，一路以田忌、孙膑为首的将士救援赵国。这时，邯郸已经沦陷，庞涓率领八万魏军准备攻打卫国。而孙膑和田忌率领八万大军到了齐国和魏国的边境地区。田忌想直接和魏军主力一较高下，被孙膑阻止。他认为魏国一直在外作战，国内肯定疏于防范，应该声东击西，围攻魏国，迫使魏国撤兵，从而解救赵国。田忌采纳了他的建议，俩人合谋让庞涓误以为齐军的指挥官没有才能，让庞涓掉以轻心，攻打齐军。庞涓果然上了当，孙膑率领主力部队提前埋伏在桂陵，一举擒获了庞涓，史称桂陵之战。
不过，这次战役没有击败魏军主力，齐国也没有正式攻打魏国的首都，邯郸依然被魏国占领。公元前352年，魏王调用韩国的军队，击败了包围襄陵的齐、宋、卫联军。齐国只好请楚国大将景舍出面调停，各国才休战。次年，庞涓被放回魏国。
公元前342年，被魏国攻打的韩国向齐国求援，孙膑再次用"围魏救赵"的战术袭击魏国的首都大梁。庞涓得知此事后，立即从韩国撤兵回援，想在正面打败孙膑，一雪前耻。然而，此时孙膑已经向西进军。孙膑结合实际，决定诱敌深入，等魏军进入包围圈后，再一举歼灭他们。
没想到庞涓再次中计，抛弃步兵，只带着精锐骑兵追赶齐军。孙膑估计他已经到马陵时，利用这里的地形，剥去道路两旁的大树的树皮，露出白木，然后在树上刻"庞涓死于此树之下"几个大字，再让一万多名弓弩手埋伏在道路两旁。庞涓一看见树上的字，怒火中烧，还没来得及砍树，埋伏在此的齐军就万箭齐发，让魏军大乱。
庞涓知道败局已定，便拔剑自刎了。之后，十万魏军被歼灭，其主将被俘，魏国元气大伤，齐国代替它成了新的霸主。不得不说，孙膑的报复方式非常高明。不仅逼庞涓自杀，还重伤了他曾经效力的魏国。
