韩国得到齐国出兵援救的允诺，人心振奋，众志成城，奋起抵抗魏军的进攻。但终究实力不支，虽奋勇抗战，而五战都败了。在韩国危亡之际，公元前341年，齐威王决定以孙膑为军师、田忌为主帅，率十万大军前去救援。田忌和孙膑没有去韩国与魏军直接交战，而是率军从齐南境过临沂、郯，经下邳（今江苏省邳县）、彭城（今江苏省徐州市）向西直趋魏国边境，并直逼魏国国都大梁。这似乎是桂陵之战的故伎重演。
就在齐国大军逼近边境的第一天，庞涓就得到了军情急报。不久，侦察人员又提供了更为详细的情报：齐军从高唐方向越过魏齐边境，分三路齐头并进，打着田忌、孙膑等齐军将领的旗号。
进军韩、魏的路上，孙膑望着车马如潮、剑戟如林隆隆向前的齐军队伍对田忌说：“大将军，这一仗可不轻松啊！”
田忌被滚滚黄尘呛得不能说话。片刻，他喘了口气说：“是啊，韩国、齐国两个国家的命运就系在这支队伍身上呐！”
孙膑说：“这一仗咱们只能打胜，不能失败！”
田忌也信心十足地说：“对，只能打胜，不能失败！”
越过黄尘的缝隙，田忌和孙膑会心地笑了。
才出齐境，进入宋国境内，田忌说：“我想引兵直接去韩国都城郑，军师认为怎么样？”
孙膑说：“这样不可以。眼下，韩国境内布满魏军，我军千里远征而去，马乏人疲，而敌人以逸待劳。仗还没开始打，局势就于我军不利。此仗不能这样打。我们还是采取救赵的策略——直捣魏都大梁，攻其必救，魏兵自然回师自救，然后再筹划消灭它。”
田忌担心地说：“这个计策虽然好，只是上次庞涓回师自救，追踪到桂陵被打得大败，此次就怕他识破计谋而不予理睬。”
孙膑说：“不怕他不救大梁。只要咱们像真的进攻大梁一样，他不敢不回来救。上次庞涓上当而败，十几年过去了，这一次，他同样也会中计。庞涓这个人我了解：他只认为自己最聪明，世上谁也比不上他。加上这几年又打了几个胜仗，他只会更加骄纵，而绝不会学得谦逊乖巧。”
田忌赞同孙膑的意见，欲指挥下属轻车精兵直袭大梁，孙膑说：“不，这一次，咱们要摆出一副真的要进攻大梁的架势。十万大军齐装上阵，一个人不掉队，一辆车不落后，浩浩荡荡、直捣大梁！”
于是，齐军十万人马如洪水一般汹涌奔腾直奔大梁。
大梁城里，一匹快马刚来报齐军行至何地，魏惠王又焦急地等待着下一匹快马。他就如热锅上的蚂蚁一样坐立不安、寝食不宁。他派人去召庞涓挥师回救，庞涓还没到，眼看着齐军就要到了，魏惠王心急如焚，更恨得咬牙切齿。
终于，传来庞涓领兵已进大梁的消息。魏惠王迎出宫门，看见庞涓风尘仆仆已驱车向他而来，心里的石头这才落了地。
回到宫里还没坐稳，魏惠王说：“齐国是我魏国的仇敌！上次我伐赵攻克邯郸，齐军袭我大梁，且败我于桂陵。今天，我伐韩都郑，齐又出兵直奔我大梁而来，迫使寡人不得不撤伐韩之军。为雪上次桂陵惨败之恨，为报这两次出兵之仇，庞大将军你即刻辅佐太子一同迎击齐军！”
庞涓辛苦了近一年，频繁的战事把他折腾得又黑又瘦。此次回师救大梁，他心中憋了一肚子火。上次攻克邯郸，是齐军攻大梁，他被迫放弃邯郸而挥师回国，最终攻邯郸的辛苦前功尽弃；这一次，与韩军作战近一年，五战五胜，眼看韩国支撑不住，就要宣告投降，又是齐国大军逼境，他不得不服从魏王命令从韩国撤军。万幸的是，他早齐军一步而进入大梁，这样，大梁城是没有危险了。可齐军竟敢直捣魏国国都大梁的胆略直把他气得心肺欲炸，肝胆欲裂。这时，庞涓又听魏惠王说：“此次迎击齐军，太子申为上将军，庞涓任将军，统兵十万。立即投入战斗准备！”
庞涓听后心里陡然升起一股寒气。这一次，魏王没有把兵权全部交给他，而是任太子申为上将军，他只任将军。难道说魏王对他失望了吗？伐韩五战五胜的战绩是他庞涓取得的，太子申只坐在王宫里吃喝玩乐，无所事事。可这次，刚取得大胜的庞涓被降职使用，且辅佐一个不懂用兵的公子哥儿，庞涓心中郁闷，可又不便表达，只好强忍不平，接受任命。
忽然，又一快马驰进大梁，直奔魏王宫。不一会，消息报告到了宫中朝堂：齐军闻我大军回都城已向东撤去。
魏惠王一屁股坐在王位上，长出了一口气。庞涓说：“大王，齐军闻我军入大梁而东撤，实在是惧怕与我交战。臣下想，现在正是伐齐并莒的好时机。臣下愿辅佐太子一同统兵追击齐军，攻打齐国莒地。”
魏惠王又问：“齐军东撤往哪条路上走的？”
探马回道：“往正东宋境而去。”
太子申上前请战道：“正东过来的即齐国莒地，宋已顺服我国，我再将莒并入我国，我强魏即刻摆脱四面被围的局面。请大王准许我与将军率师伐齐！”
魏惠王三思而后说：“伐齐并莒乃寡人之宿愿。此次伐韩既胜，挥师伐齐也未尝不可。只是，寡人担心我军长年疲惫，而齐军人强马壮，战争态势似乎于我军不利。”
庞涓说：“我军虽连年征战，但我军是胜利之师，士气旺盛，身体虽疲惫，但精神高昂，且这次伐齐并莒后即可卸甲休整，臣认为不以为虑。”
魏惠王仍然迟疑不决地说：“非是寡人多虑。你与太子率军追击齐军，寡人无虑，因是在我境内作战，万一不利，可随时增援。而要是统兵远征齐国，虽然宋国慑服于我国，且南面楚越战事繁忙，又顾及不上我们，即使顾上也绝不会阻拦我们举兵。还可能会帮助我军，毕竟你们是孤军冒进，万一有个好歹……”
庞涓说：“齐国是我魏国的宿敌；齐军就是我魏军的死敌。强敌不除，于我国、我军均不利。况且上次桂陵失利的大仇未报，我全国、全军难咽这口恶气。大王担心的是兵员及给养的补充吗？”
魏惠王说：“正是。”
庞涓说：“大王忘了宋国这一巨大的兵员和军需供应基地了吗？”
魏惠王恍然道：“爱卿提醒了我。寡人倒把宋国给忘记了。对，可以从那里调兵、调马及粮草。上次打邯郸咱们还用了人家不少人和东西啊！”
魏惠王如释重负，随即定下伐齐并莒的决心，命庞涓和太子申统兵十万追击齐军，兼并齐国莒地。
齐军才过外黄西，忽闻庞涓率师回救大梁，在军师孙膑的安排下，便不再逼近大梁，只草草屯兵待动，似一副畏缩恐惧的架势。只在外黄西停留了不足一日，果然齐军起兵东撤，人喊马嘶，且队伍匆忙慌乱，十万大军未战先怯，踏上了撤回齐国的道路。
齐军行军三天，还没有到彭城，就已经丢下了许多病马、残车和武器。
这天，孙膑说：“今天只供五万人的饭，其余的人马迅速撤离我国境内郯地等待命令。”
田忌依照孙膑计谋安排妥当。
第四天，齐军已经过了彭城，孙膑说：“今天只供三万人的饭，其余人马火速撤离郯地集结待命。”
田忌安排妥当后回到孙膑身边，再也抑制不住激动和振奋的心情，对孙膑说：“军师，我知道你在用什么计谋了！”
两人会心地笑了。孙膑说：“绝对保密，万一让庞贼识破，我们将前功尽弃。”
田忌说：“军师考虑得好周到，一路上，已经扔下了不少军用物资，而且宋国百姓也在讥笑我军怯战，军师还有什么好顾虑的呢？”
孙膑说：“正是。桂陵之战，庞贼已上过一次当，此战我虽采用退兵减灶的方法，但仍担心被庞贼给识破。”
这时，近侍子有上前说：“军师之虑，小人已经猜出几分。小人请求做魏军向导，助军师一臂之力。”
孙膑很为子有的自我牺牲精神而感动。他问子有：“引魏军追击我军，被识破则被魏军杀；不被识破则被我军误杀，你害怕吗？”
子有说：“不怕。”
孙膑说：“那好，你就留在此地等魏军赶到，想办法让魏军相信你是掉队的散卒。接下来……”孙膑十分周密地交代了一番。