孙膑已成了废人，终日受庞涓三餐供养，心中很是过意不去。庞涓于是便请求他将鬼谷子注解过的孙子兵法传给自己，孙膑慨然答应。庞涓让孙膑将兵法誉写出来，孙膑誉写不到十分之一，庞涓便将服侍孙膑的家仆诚儿叫去，问他孙膑何日能写完，诚儿答道：“孙先生两腿不便，每日只能誉写两三段。”庞涓怒道：“如此拖拉，何时才能写完？你给我多催催他。”诚儿退下，偷偷问庞涓的近侍：“军师让孙先生为他誉写兵法，何必如此日夜催逼？”近侍说：“你不知道，军师与孙君表面和睦，内心对他却十分忌恨，当时留下他的性命，就是为了得到这部兵书。只等孙先生将书誉写完，军师就会断绝他的饮食。你千万不可泄此秘密。”诚儿对孙膑无辜受害十分同情，于是便将此事告诉了孙膑。孙膑大惊，心想：“庞涓如此无情无义，我怎能将兵书传给他。”转念又想：“我若不传，他必大怒将我处死。”左思右想了半天，忽然想起鬼谷先生在自己下山前赠给自己一枚锦囊，并曾一再叮嘱自己到大难临头之时才可拆开。孙膑于是便将锦囊拆开，只见黄绢上写着：“装颠狂”三字，孙膑一下心领神会。到了晚饭时，孙膑正想举筷，忽然糊涂发疯，他大口呕吐，骂声连连，将碗碟摔到地上，又将已誉完的书简扔入火中。诚儿不知孙膑在使诈，慌忙跑去报告庞涓。第二天庞涓亲自前来察看，只见孙膑满脸痰迹，躺在地上，时而大笑，时而大哭。庞涓问他：“孙兄为何忽然大笑，忽然大哭？”孙膑答：“我笑魏王想要害我，却不知我有十万天兵天将相助，他能将我怎样？我哭是因为没了我孙膑，魏国再无人领兵打仗。”说完，又向庞涓叩头道：“鬼谷先生，请你救我孙膑一命！”庞涓说：“我姓庞，你不要认错了人。”孙膑拉住庞涓的衣袖，张口叫道：“先生救我，先生救我！”庞涓命人将他拉开，私下向诚儿问道：“孙先生的病是何时发作的？”诚儿答是昨夜。庞涓心中疑惑，深怕孙膑是装疯，于是便命人将他拖入猪圈，孙膑头发披散，倒在粪水中呼呼大睡。庞涓又派心腹之人给他送去酒食，假称说：“小人可怜孙先生被害，送些酒食略表寸心，军师并不知道。”孙膑知道这是庞涓在试探自己，怒目圆睁，故意喊道：“这酒中有毒，你想毒死我！把酒食倒在地上，来人又拾起粪屎、泥块送给孙膑，孙膑用手接过，张口就吃。来人回去报告庞涓，庞涓喜道：“看来他真的疯了，孙膑再也不足为虑了。”从此便让孙膑自由出入，不再派人监管。孙膑或早出晚归，回来仍睡在猪圈之中，或数日不归，混宿在市井之间，有时谈笑自若，有时悲哭不停。城里的百姓认出他是孙客卿，可怜他又疯又残，时常送他些干粮残饭。但庞涓仍旧不能完全放心，他吩咐都城官员，让他们每日清晨向自己报告孙膑的行止。对此有诗叹道：纷纷七国斗干戈，俊杰乘时归网罗。堪恨奸臣怀嫉忌，致令良友诈疯魔。
此时墨翟云游到齐国，住在大将田忌家中，他的弟子禽滑从魏国赶来，墨翟问他：“孙膑在魏国是否受到重用？”禽滑于是便将孙膑身残发疯一事告诉老师。墨翟叹道：“我本想举荐孙膑，没想到却因此害了他。”墨翟将此事转告给田忌，田忌又将此事奏知齐威王，说道：“齐国有如此贤能之人，竟让他在别国受辱，这太不应该了。”齐威王道：“我这就发兵迎回孙膑如何？”田忌答道：“庞涓不容孙膑在本国做官，又怎能容他在齐国做官？臣有一计，可将孙膑迎回。”田忌将计策告诉威王，威王大喜，当即命令客卿淳于髡以向魏国进献茶叶为名，去见孙膑。淳于髡领命来到魏国，禽滑扮作随从与他同行。淳于髡拜见魏王，将进献茶叶一事说出，魏王大喜，送淳于髡住到贵宾馆舍。禽滑夜晚去见孙膑，孙膑靠在井栏上，看着禽滑一言不发。
禽滑流泪说道：“我是墨翟先生的弟子禽滑，我老师将你受冤一事告诉齐王，齐王对你十分敬慕，现在特派客卿淳于髡先生前来迎先生回齐，想要为孙先生报仇伸冤。”孙膑泪流如雨，半晌才开口说：“我本以为此生已无生还之望，没想到今天竟有这样的机会，只是庞涓为人疑心很重，恐怕你们很难将我带走。”禽滑说：“我们已商定好了救先生的计策，孙先生不必为此忧虑。”两人约定第二日仍在此相会。第二天，淳于髡上朝向魏王辞行，魏王知道他善辩博学，以重金相赠，淳于髡告辞要走，庞涓又在长亭设酒为淳于髡饯行。
禽滑将孙膑藏在暖车之中，又让小厮王义穿上孙膑的脏衣，披头散发，装成孙膑的模样来欺骗庞涓。淳于髡在长亭向庞涓道别，让禽滑带孙膑驱车先行，自己亲自押后，几天后，王义脱身逃走。当地官员只见孙膑脏衣扔在地上，不见孙膑本人踪影，慌忙报告庞涓，庞涓怀疑孙膑已投井自尽，连忙派人四处打捞，却仍是活不见人，死不见尸。庞涓害怕魏王责备，只得将孙膑投水自尽一事报告魏王。
淳于髡带孙膑离开魏境，来到临淄，田忌亲自出城十里相迎。孙膑入朝拜见齐威王，威王向他请教兵法，当即要给他封官。孙膑推辞说：“臣寸功未树，不敢接受大王爵禄。再说庞涓如听到臣受齐国重用，必会兴兵制造事端，现在不如将臣归齐一事隐瞒，等用得到臣时，臣再为大王效力如何？”威王答应，于是便让孙膑暂住田忌家中，田忌将他奉为上宾。孙膑想要与禽滑一同去答谢墨翟，但他们师生两人早已不辞而别，孙膑心中叹息不已。齐威王闲暇时，常与宗族大臣比赛跑马射猎，田忌马力不如齐王，屡屡输局。
一天，田忌领孙膑一同去参加赛马，孙膑见马力相差不远，但田忌却三赛皆负，于是便私下对田忌说：“主公明日若还举行比赛，我一定能使将军获胜。”田忌说：“先生如真能保证我获胜，我这就去请求大王，用千金作彩头一决输赢。”田忌入宫请求齐威王说：“臣近日屡赛屡输，明日臣愿倾家荡产，以千金作彩，与主公一赌输赢。”威王笑着答应。第二日，宗族大臣都驾着车马前来观看比赛，另外还有数千百姓围观。田忌对孙膑说：“先生究竟有何良策可使我获胜？千金之赌可不是闹着玩的！”孙膑说：“齐国最好的马匹在大王手中，将军想用自己的马与大王比赛，胜数不大。但我有一计可使将军获胜。参赛的三匹马根据力气大小都有上中下之分，如果将军将自己的下马当做上马，与大王的上马比赛，用上马对其中马，用中马对其下马，这样一来，将军虽败一局，却能赢两局。”田忌大喜道：“妙！”田忌先用下马与威王的上马相比，两马相差很远，田忌输掉千金。威王大笑，田忌说：“还有两匹马呢，等臣全输了，大王再笑臣也不晚。”第二、三局，田忌果然获胜，得到彩头千金。威王心中疑惑，田忌奏道：“今日得胜，并不是臣的马匹力气比大王的马强，而是臣有孙先生相助。”于是便将孙膑的计谋告诉威王。威王叹道：“这虽是小事，却已能看出孙先生智谋过人。”从此对孙膑更加敬重有礼。
再说魏惠王处置了孙膑，便责令庞涓收复中山。庞涓奏道：“中山离魏远离赵近，与他们争这块远离魏国的土地，不如逼他们就近割让土地。臣请求率兵直攻邯郸，以报夺我中山之仇。”惠王准奏。庞涓出动战车五百辆攻赵，兵围邯郸，邯郸守将选连战俱败，抵敌不住。赵成侯派人用中山之地贿赂齐国，请求出兵援赵。齐威王深知孙膑之才，想把他拜为大将，孙膑辞道：“臣受刑身残，如果让臣拜将率兵，恐怕别国会笑我齐国无人。请主公拜田忌为大将。”威王于是便拜田忌为大将，孙膑为军师，让两人去救援赵国，田忌想率兵到邯郸解围，孙膑阻止他说：“赵将不是庞涓的对手，等我们赶到邯郸，城早被庞涓攻下了。我们不如在半道扎营，扬言要发兵进攻魏国，庞涓闻讯必会退兵回国，我们在半道上设伏攻击他，必会大获全胜。”田忌称好。此时邯郸等候齐国救援不到，守将选开城投降，庞涓派人去向魏王报捷，自己正想领兵深入，忽然有齐将田忌乘虚攻魏的消息传来，庞涓慌忙撤兵回援。庞涓行到距桂陵二十里的地方，与齐军遭遇。孙膑早已打探到魏军的行动，准备好之后，便让偏将袁达领三千人前来挑战。庞涓之侄庞葱领前锋先到，与袁达接住厮杀，袁达佯装不敌，只斗了二十回合便引兵撤退，庞葱害怕中计，不敢追赶，忙派人去禀告庞涓。庞涓怒斥道：“连一个小小偏将都不能擒获，怎能擒获敌军主将田忌？”立即下令大军追击。魏军追到桂陵，只见前面齐军排成一阵，庞涓乘车观看，发现此阵正是孙膑初到魏国时排演的“颠倒八门阵”。庞涓心中起疑，想道：“田忌怎么也懂得这一阵法，莫非孙膑已回到齐国了？”当下也令魏军布阵。此时，田忌从齐阵中闪出喝道：“魏军中能主事的出来相见！”庞涓出阵对田忌说：“齐、魏一向和睦相处，魏、赵有仇，与齐国有什么关系？将军前来与魏国寻仇对敌，实在是大大地失策。”田忌说：“赵国已将中山之地献给我主，我家主公这才派我率兵救赵。如果魏国也肯献几郡土地给我国，我们这就退兵。”庞涓大怒道：“你有什么本事，敢与我对阵？”田忌说：“你既有本事，可认得我这阵法？”庞涓说：“这是‘颠倒八门阵’，我曾从鬼谷先生那里学过，你从那里偷偷学得一招两势，也敢来问我？我魏国连三岁孩童都能识得此阵法！”田忌说：“你既能认出此阵，可敢攻打它吗？”庞涓心中犹豫，若说不敢打，又恐怕丧失士气，于是便厉声答道：“既能识破，怎么不敢打！”转头吩咐庞英、庞葱、庞茅说：“孙膑说此阵能变‘长蛇’，攻头尾会反击，攻尾头会反击，攻中间首尾会同时反击。我现在去攻此阵，你们三人各率一军，只等此阵一变，便分三路同上，使它首尾不能相顾。这样一来，此阵法便可攻破。”庞涓吩咐完毕，便亲率五千精兵上前打阵，才入阵中，就见八个方位的令旗纷纷转换，再也认不出哪是休、生、伤、杜、景、死、惊、开八门了。魏军东冲西撞，找不到出路，只见到四处都是刀枪，接着又看见一面面旗帜树起，上面都写着军师“孙”字。庞涓心中大惊，说道：“孙膑果然到了齐国，我中了他的计了！”危急时刻，庞英、庞葱领军从两路杀到，将庞涓救出，但庞涓带入阵中的五千精兵都无一生还，庞茅也被齐将田婴杀死。此战魏军共损兵两万，庞涓心中又悲又羞。原来八卦阵本是按照八个方位排定，加上中央主阵，共是九队车马，它的形状是正方形，等到庞涓入阵，孙膑便将首尾两队人马调出去阻击敌人援兵，只留下七队人马布成了一个圆阵，庞涓不识其中变化，因此才上当。以后唐朝卫国公李靖操演的六花阵，就是在此圆阵基础上发挥出来的。有诗为证：八阵中藏不测机，传来鬼谷少人知，庞涓只晓长蛇势，哪识方圆变化奇？庞涓知道孙膑在齐军中，心中害怕，连忙与庞英、庞葱星夜逃回魏国。
田忌、孙膑大获全胜，凯旋归齐。——这是周显王十七年之事。
庞涓败回魏国，魏惠王因他有攻取邯郸之功，便同意他将功折罪。齐威王从此对田忌、孙膑更加宠信，将军权全部交付二人，相国驺忌担心将来两人会取代自己之位，私下与门客公孙阅商议，想要夺田忌、孙膑之宠。恰好此时庞涓派人携千金来到驺忌门下行贿，要驺忌设法剥夺孙膑军权，驺忌正中下怀，当即派公孙阅假作田忌的随从，带着十两黄金，在夜里去叩打占卜者家门，说道：“我奉田忌将军之命，想求你占卜。”占卜者问：“将军为何占卜？”公孙阅说：“我家将军是大王的宗族，军权在握，威震天下，现在想谋求大事，请你占卜一下，看看是否吉祥。”占卜者大惊说：这是犯上弑君的事，小人不敢参与。”公孙阅嘱咐他说：“先生既不肯占卜，就请将此事忘了，不要泄露给别人。”公孙阅刚出占卜者家门，驺忌就派人将占卜者抓获，逼他说出为叛臣田忌占卜之事，占卜者说：“虽有人来过小店，但小人确实未给他占卜。”驺忌当即入朝，将田忌占卜的话告诉威王，又将占卜者叫来作证。威王果然心中起疑，从此天天都派人到田忌府中刺探动静。
田忌闻听威王疑己，便托病交出了军权，孙膑接着也辞去了军师之职。第二年，齐威王去世，太子辟疆继位，称齐宣王。宣王深知田忌忠诚，孙膑多智有才，又将二人召回，官复原职。
再说庞涓初时闻听齐将田忌、孙膑被罢职不用，心中大喜道：“我现在可以横行天下了！”这时，韩昭侯攻灭了郑国，赵国相国公仲侈到韩称贺，与韩国商定第二年联兵攻魏，并约好灭魏之后，韩、赵两国共分魏国土地。
庞涓闻听此讯，向魏惠王奏道：“听说韩国准备助赵攻魏，我们今日可乘他们尚未合兵之机，先攻韩国，挫败他们的图谋。”惠王答应，当即命令太子申与庞涓率兵攻韩。