时间：前354
围魏救赵是古代著名的战例，是孙膑军事思想的具体运用。仅凭这一次战事，孙膑就成了后世推崇的军事家。
出兵救赵
周显王十五年（前354），魏惠王派大将庞涓统兵八万、战车五百乘大举进攻赵国。魏军长驱直入，很快就包围了赵国的都城邯郸（今河北邯郸），企图一举灭赵。赵成侯派人火速前往齐国求救，许诺如果齐国帮赵国渡过难关，赵国将以中山之地答谢齐国。
齐威王答应救赵，威王知道唯有孙膑能当此重任，于是想拜孙膑为大将。谁知孙膑却说：“臣乃是受过刑的人，由我领兵会显得齐国无人可用，让敌人笑话，有损国威，请大王拜田忌为大将。”于是，齐威王拜田忌为大将，孙膑为军师，起兵八万去救赵国。孙膑暗地出谋划策，却不显露身份。
出兵前，田忌与孙膑一起研究作战计划。田忌认为应该率军北上邯郸，与魏军决一死战。孙膑不赞成这种打法，说：“赵国的将军哪是庞涓的对手？等我们抵达邯郸，邯郸早被攻下来了。如今魏国的精锐部队全都在赵国，后方空虚，如果我国率兵攻魏都大梁（今河南开封），占据它的交通要道，袭击它空虚的后方，那么魏军主力必然要放弃攻打邯郸的计划而回师自救。这样，既可解邯郸之围，达到救赵的目的，又可在魏军长途跋涉、疲于奔命之际，抓住时机，狠狠打击魏军。”田忌听罢，心中大喜，依照孙膑的计谋引兵向魏国进发。
庞涓中计
为了迷惑庞涓，使其无法把握齐军的真正意图，孙膑让田忌先进攻魏国的平陵。孙膑说：“平陵城虽小，但管辖的范围很大，人口众多，兵强马壮，是战略重镇，很难攻取。我们去进攻平陵，途中必经魏国的市丘，我军的军需补给道路肯定会被魏军轻易切断。我们进攻平陵就是为了向敌人做出我们不懂军机的假象。”于是，田忌率齐军攻打平陵，并特意派有勇无谋的将士出战，故意败给魏军。
庞涓见齐军攻打平陵连遭败绩，认为齐兵并无多强的战斗力，根本没把齐军放在眼里，于是集中兵力猛攻邯郸。邯郸守将等不到齐国的救兵，而赵军死伤惨重，于是邯郸守将向庞涓献城投降。庞涓很是得意，派人向魏王告捷，正想接着引兵深入赵国腹地，突然听说齐军偷袭魏国都城大梁。庞涓大惊失色，马上班师回救。原来，孙膑让田忌在进攻平陵的同时，又派出一支精锐的部队直逼大梁。
庞涓顾不得休整军队，日夜兼程，驰援大梁。但他万万没有料到，攻击大梁的齐军仅仅是齐军的一部分，其主力早已在桂陵（今河南长垣西北）埋伏妥当，以逸待劳等着他。当庞涓率领大军匆匆渡过黄河，走到桂陵时，进入了齐军的埋伏圈。齐军突然间奋勇杀来，魏兵是疲惫之师，又事出突然，队伍大乱。原来孙膑早已安排探马刺探庞涓军情，知道庞涓已快到桂陵。庞涓被齐军包围，难以脱身。结果一说庞涓被擒，后被放回再度为将。一说带着少数残兵从战场上逃走。
“桂陵之战”后，魏惠王被迫讲和，把邯郸归还给了赵国。
