魏惠王听信了庞涓的谗言，召孙膑入宫。孙膑刚进殿，就被甲士拿下。庞涓假意求情：“大王息怒，孙膑之才难得，不如让他写下《孙子兵法》，再作处置。”魏惠王准了，把孙膑关在大牢里，让庞涓负责看管。
庞涓来到大牢，对孙膑说：“贤弟，大王怀疑你私通齐国，我好说歹说，才保住你的性命。你只要写下《孙子兵法》，我就求大王放了你。”孙膑信以为真，日夜抄写兵法。可他抄到一半，无意间听到牢卒说：“庞将军说了，等孙先生把书抄完，就杀了他，永绝后患！”
孙膑这才如梦初醒，知道自己中了庞涓的毒计。他想：“我若就这么死了，岂不正中庞涓下怀？不如装疯，先活下来再说！”于是，他把抄好的兵法扔在地上，用脚踩得稀烂，又对着牢墙傻笑，嘴里念叨着：“我是齐人，我要回齐国，庞涓是小人，哈哈哈……”
庞涓听说孙膑疯了，心里怀疑，就派人给孙膑送酒肉。孙膑见了酒肉，一把打翻，骂道：“这是毒酒！想害我？”然后抓起一把地上的泥，塞进嘴里。派去的人回报庞涓，庞涓还不放心，又对孙膑处以膑刑，剜去了孙膑的膝盖骨，把他扔进了猪圈，放松了警惕。孙膑在猪圈里，浑身是伤，又疼又恨，可他知道，只有活着，才有报仇的机会！
转眼半年过去，孙膑在猪圈里受尽了折磨，可他始终没露出破绽，每天不是在泥水里打滚，就是抢猪食吃，活脱脱一个疯子。
这一日，齐国使者淳于髡出使魏国。淳于髡是个聪明人，早就听说过孙膑的才名，也听说他被庞涓陷害。他心想：“若能把孙膑带回齐国，必能助齐国强盛。”于是，他趁夜悄悄来到庞涓府外的猪圈附近，用齐国的方言喊了一声：“孙先生何在？齐使淳于髡特来救你！”
孙膑听见熟悉的乡音，心里一动，悄悄爬到猪圈边，见是淳于髡，眼泪就下来了。他小声说：“淳于大人，我是孙膑，我没疯，是装的！庞涓要害我，求大人救我回齐国！”淳于髡点了点头，说：“先生放心，我自有办法。”
第二天，淳于髡辞别魏惠王，临走时，他对魏惠王说：“大王，齐国近来猪瘟严重，臣想带几头魏国的猪回去，改良品种，还望大王恩准。”魏惠王笑道：“这点小事，准了！”淳于髡又说：“臣看庞将军府外的猪圈里，有一头‘疯猪’，样子奇特，臣想把它也带上，说不定能治猪瘟。”魏惠王没多想，就答应了。
当晚，淳于髡让人把孙膑藏在一辆装猪的车里，上面盖着稻草，趁着天亮前，偷偷送出了大梁。等庞涓发现孙膑不见了，淳于髡早就带着孙膑出了魏国国境。
到了齐国，淳于髡把孙膑引荐给齐威王。齐威王见孙膑虽双腿残疾，却谈吐不凡，对兵法的见解更是独到，大喜过望，当即拜孙膑为军师，让他辅佐大将田忌。孙膑终于摆脱了庞涓的魔爪，他暗中发誓：“庞涓，你害我致残，此仇不报，我孙膑誓不为人！”
公元前354年，庞涓觉得自己在魏国的地位稳了，就向魏惠王请命，攻打赵国。他说：“赵国近来与齐国交好，还不听魏国号令，若不趁早打服，日后必成魏国心腹大患！”魏惠王准了，让庞涓率领十万魏武卒，浩浩荡荡杀向赵国。
这魏军一路势如破竹，很快就打到了赵国都城邯郸。庞涓下令，把邯郸围得水泄不通，赵成侯急得像热锅上的蚂蚁，一面组织士兵抵抗，一面派人快马加鞭去齐国求救。齐威王接到求救信，召集大臣商议。相国邹忌说：“魏国强大，咱们别惹火烧身，不如不救。”大将田忌反对：“赵国若亡，魏国下一步就会打齐国，必须救！”齐威王看向孙膑，孙膑微微一笑：“救是要救，但不能直接去邯郸。庞涓把精锐都带去了邯郸，魏国都城大梁肯定空虚，咱们直捣大梁，庞涓必回师救援，邯郸之围自解。这就叫‘围魏救赵’！”
齐威王听了，拍手叫好，当即命田忌为大将，孙膑为军师，率领八万齐军，向大梁进发。田忌心里还有点怀疑：“军师，咱们不去邯郸，真能救赵国吗？”孙膑说：“将军放心，庞涓是个孝子，他母亲还在大梁，他绝不会让大梁有失。”
庞涓在邯郸城下，正打得起劲，忽然接到探报：“齐军攻打大梁，大梁危急！”庞涓一听，慌了神——大梁是魏国的都城，还有他的母亲在城里，要是丢了大梁，他就算打下邯郸也没用。于是，他留下副将庞葱率领三万兵马继续围邯郸，自己亲自率领五万精锐，日夜兼程回救大梁。
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孙膑早就料到庞涓会走桂陵道——这条道是从邯郸回大梁的近路，两旁都是高山，中间只有一条窄路，正是设伏的好地方。他对田忌说：“将军，你派一万士兵在路两旁的山上埋伏，多备弓箭和滚石；再派两万士兵在前面诱敌，假装打不过，把庞涓引进来