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。
庞涓第一次败给孙膑，其实正是庞涓率领大军攻打赵国之时。魏国大军当时已经打到了赵国都城邯郸附近，而齐楚秦国则陈兵边境，随时关注战局变化。孙膑采取的策略除了围攻魏国都城以外，更是使用了擒贼先擒王，设伏于桂陵正是为暗算庞涓。而庞涓与孙膑师出同门，相互之间非常了解，孙膑是目标单一，庞涓则是前后思虑，既要稳固邯郸之战成果，又要奔袭救援都城，形势上本来就处于劣势。若是两国主要军事力量正面对抗，魏国或许还能占据先机。后来庞涓被擒，魏国大军依然击败了齐国大军，逼得齐国大军撤离出境，可见魏国主力部队并没有受到损伤。
孙膑继续他的复仇之路--围魏救韩马陵之战。
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。
