一会儿，阿四扶着孙膑进来了，田忌看到他有残疾而且面上还有字，就轻视的说：“先生有什么办法，要我赢。”
孙膑听出他的轻视之意后，笑道：“今天上午在街上有幸看到，齐王和田将军赛马，恕我直言，齐国最好的马，都在齐王那里，我想无论田将军和齐王赛几次，田将军都不会赢的。”
这句活，正好刺痛田忌的心，田忌站起来，大怒道：“你不是说有办法叫我赢吗？看来你不过是骗人钱财的江湖术士，来人……”
孙膑冷笑说：“将军还没听我把话说完，怎么知道我没有办法叫将军赢吗？况且将军身为齐国大将，不思报国，反而在赛马这件小事上动怒，将军看我是残疾人就轻视我，将军这种胸襟怎么能打胜仗。”
孙膑发现田忌脸色由怒转喜，接着又道：“我虽然满腹韬略，有济世之才，但是我被奸人陷害成为残疾人，终不能一展所学，听闻将军曾经数败于魏国庞涓，与齐王赛马又多不能胜，所以特来帮助将军你，可是将军竟然以貌取人，算我今天找错人了。”说着掉头假意准备离开。
田忌急忙上前，赔礼劝说：“先生之言犹如当头棒喝，让我茅塞顿开，先生请坐。我还有事请教先生。”
孙膑见其是真心实意的，就说：“远的我们先别说，我叫你一个办法，明日你一定会赛赢齐王。”接着孙膑在田忌耳边低声说了几句后，田忌大喜，道：“我怎么久没有想到呢？明天一切全赖先生了。”
次日，来看赛马的百姓有上千人，甚至他们在私底下也在赌谁赢，可是谁也不相信田忌会赢，结果买田忌会赢的是一赔十。
齐王的骏马耀武杨威，十分骠悍。田忌有些不安，心道：“不知道按你的办法会不会赢？”
结果第一场比赛，齐王很容易就赢了，而且本来齐王的上等马只稍胜田忌的上等马半个身子，但是这次却领先他的马足足有两个马身长，邹忌笑道：“怎么田将军的马越来越不行呢！”田忌道：“还没有赛玩，相国大人怎么会知道谁输谁赢呢？”
接着他们又赛了第二场，但是这次却是田忌以半个马身稍胜齐王，齐王大惊，接着第三场还是田忌胜了。
齐王吃惊的问田忌：“田将军从哪里买来好马，寡人怎么不知道的。”田忌道：“还是以前的马，臣并没有买到什么好马。”
齐王不信，田忌说：“这里说话不方便，等回宫后，我再向大王禀告。”
田忌回宫后告诉了齐王来龙去脉，齐王召见了孙膑，得知他就是从魏国带回来的人，后来询问得知，他是兵圣孙武的后代，而且懂得“孙子兵法”，接着齐王问他田忌今天赛马取胜的原因。
孙膑道：“齐国最好的马，自然都集中在大王身边。我昨天看过，赛马共分三个等级，而每一级的马，都是田将军的比大王稍逊一筹。若按等级比赛，田将军自然三场皆输。可我们可以这样安排：以田将军的下等马与大王的上等马比赛，必然大输。但接下来，以田将军的上等马与大王的中等马、以田将军的中等马与大王的下等马去赛，就可保证胜利。因此从总结果看，二比一，田将军不就赢了吗！”
只这一件小事，足以体现孙膑的聪明智谋。齐国上下无不交口称赞，从此齐国上下都很尊敬他。他也等待着复仇的时机。
公元前446年，魏文侯即位后，任用李悝、吴起、西门豹、段干木等人，进行各方面的改革。魏国迅速成为战国初期最为强盛的国家。魏惠王继位以后，继承文侯、武侯的霸业，继续积极向外扩张。魏国的勃兴和称霸，直接损害了楚、齐、秦等其他大国的利益，引起这些国家的普遍恐惧和忌恨，其中尤以齐、魏之间的矛盾最为尖锐。齐国自西周以来一直是东方地区的大国。公元前356年齐威王即位后，任用邹忌为相，改革吏治，强化中央集权，进行国防建设，国势日渐壮大。面临魏国向东扩张的严重威胁，它积极利用赵、韩诸国与魏国之间矛盾冲突，展开了对魏的激烈斗争。就是在这样的复杂背景下，公元前353年爆发了桂陵之战。
当时，为了摆脱魏国的控制，赵成侯开展了一系列的外交活动，他和齐威王、宋恒侯相会结好，同时又和燕文公相会。赵国的行为引起魏惠王的极大不满，适逢公元前354年，赵国向依附于魏国的卫国发动战争，迫使卫国屈服称臣。于是魏国便借口保护卫国，出兵包围了赵国国都邯郸（今河北邯郸西南。），强行攻打。第二年，赵国向齐威王求救。齐威王想拜孙膑为大将，孙膑忙推辞辩：“不行。我是个受过刑的残废人，当了大将，会被人嘲笑。还是请大王拜田忌为大将吧。”
齐威王就拜田忌为大将，孙膑为军师，发兵去救赵国。田忌计划直奔邯郸，同魏军主力交战，以解赵国之围。孙膑不赞成这种硬碰硬的战法，孙膑说：“想要解开缠绕纠葛在一起的绳结，只能冷静心细地一点点地找线索，而不能心急地去拉；要想排解争斗，只能劝说不能参与进去。现在魏国出兵攻打赵国，魏国的精兵锐卒，一定倾巢开赴邯郸，只剩下一些老弱残兵留守国内。咱们为何不利用这个机会，带兵直捣魏国都城大梁，占据他们的交通要道，袭击他们守备空虚的地方呢？那样，庞涓听到，咱们去攻魏国大梁，一定要放弃邯郸，回师相救。这时，我们就可以在半路上拦击魏军，这既可解邯郸之围，又可以痛击魏军，一举两得。”
田忌采纳了孙膑的计策，率军直趋大梁，齐国大军到达桂陵（今河南省长垣县西北。）时，孙膑便叫田忌下令将军队停了下来，孙膑说，当魏军从邯郸返回的时候，一定要经过桂陵。因此，应该在此设伏，布下阵势，到时好一举把魏军歼灭。田忌又依孙膑的计谋而行，很快把军队埋伏了下来。