孙膑，齐国人。他和庞涓都拜鬼谷子为师，两人很有交情，一起跟鬼谷子学习兵法。庞涓先离开鬼谷子到魏国担任大将军之职。不久就把孙膑推荐给魏王。后来他发现孙膑的才能胜过自己，就心生嫉妒，设计陷害他，孙膑被罚脸上刺字，双脚被砍掉，成了废人。庞涓想让他把兵法写出来，好让自己成名。当孙膑发觉真相后十分愤怒。佯装疯癫，不再为他写兵法。当时，齐国使节到魏国，暗中与孙膑接触。齐使节很同情孙膑，也很佩服他的才学，于是，偷偷地把孙膑藏在车中，带到齐国，并推荐给齐威王。齐威王听说孙膑的军事才能，想任命他为将军。孙膑拒不接受，托辞刑徒之人不宜担任此职。于是，威王任田忌为将军，孙膑为军师。
公元前353年，魏国进攻赵国，赵国向齐国求救。大将田忌准备直接发兵救赵国。孙膑劝他率领大军直指魏都大梁，魏军必然回师自救。然后齐军乘机袭击魏军。这样既救了赵国，又使魏国受到重大创伤。田忌觉得很有道理，采纳了孙膑的建议，亲率大军深入魏国国境，直逼大梁。前方，庞涓攻下了赵国的邯郸，正在得意之际，听说齐军正在逼近大梁急忙下令回师。当魏军行至桂陵时，被齐军攻击，魏军大败。
公元前341年，庞涓又率军攻打韩国，韩国向齐国求救。威王征求大家的意见看什么时候出兵合适。宰相邹忌反对出兵。田忌认为应该趁早出兵。孙膑分析了当时的形势，认为最好的办法是告诉韩国，齐国一定会出兵相救，用以坚定他们抵抗的决心。等到把魏国的兵力消耗得差不多时，齐国再出兵。那样就可以名利双收。威王表示赞同，于是密告韩国说齐国一定会出兵相救。韩国得到齐国的承诺，以为援军旦夕即到，奋力抵抗，然而五战五败，几乎不支。只好再次向齐国求救，并表示愿为齐国的附属国。
齐威王看到时机成熟，就任命田忌为大将，田婴、田盼为副将，孙膑为军师，统率大军，向魏国都大梁挺进。庞涓闻讯，带领军队回救。魏国倾全国兵力，准备与齐国决战。孙膑劝田忌示弱，来使敌军放松戒备，引导他们走向错误。《孙子兵法》记载了以一百里的速度急行军，会损失上将，以五十里的速度急行军，士兵会死散逃亡，到达目的地，最多能剩一半。庞涓一定会中计。田忌于是下令：大军进入魏国后，第一天，建十万个炉灶，第二天建五万个炉灶，第三天建二万个炉灶。庞涓得到这一消息后，亲率精锐骑兵，日夜兼程追击齐军。孙膑估计，按照庞涓的速度，当在某天的黄昏到达马陵。马陵是一个险道，路面狭窄，上有绝壁，下有深谷，最容易隐藏。孙膑命人削去一棵树的树皮，在树干上面写“庞涓死于此树下”。一万余名弓箭手在两边埋伏，并下令：“见有火光，集中射击。”果然，在一天黄昏时分，庞涓亲率的先头部队来到了马陵道。庞涓下马四处查看，见一棵树干雪白，上面似乎有字，便命人举火，前去观看。这时，两侧万箭齐发，魏军惊恐万状，四处逃散。庞涓见大势已去，拔剑自刎，死前仍对孙膑不服气。