太子申只好硬着头皮与齐军作战。齐王派田忌率军前去迎战。齐军没有迎战魏军，而是直奔魏都城大梁。魏将庞涓得知这个消息后，大惊，命令部队前队变后队，追赶齐军。
孙膑对田忌说：“那魏军素来凶悍勇猛，看不起齐军，齐军也有怯懦的名声。善于指挥作战的人要因势利导。急行军百里与敌争利，会牺牲上将军。急速行军五十里敌军只会有一伴的人能赶到。我们到了魏国，要命今士兵先砌做十万人做饭的烛，第二天做五万人的灶。第三天砌三万人的灶。”
田忌依计行事。庞涓追了三天，发现齐军炉灶数量锐减，心中大喜，道：“我就知道齐军胆小如鼠，才进入我国境内几天，士兵就逃亡大半。”
于是他舍弃步兵，只率领精锐骑兵，日夜兼程地追击齐军。
孙膑计算着庞涓的行程，料定他当晚必到马陵。马陵道路狭窄，两旁多是险阻，可以埋伏军队。孙膑便让人砍去一棵大树的树皮，在白木上写道：“庞涓死于此树之下。”
又挑选一万名善射的弓箭手，埋伏在道路两旁，约定说：“夜里看见火把点燃就一起射箭。”
庞涓果然在夜里赶到了那棵树下，他看到白木上有字，却看不清楚，便让人点起火把照看。还没等他读完，齐军万箭齐发，魏军大乱，相互践踏。庞涓自知败局已定，便拔剑自刎，临死前恨恨道：“遂成竖子之名！”
齐军乘胜追击，彻底击溃魏军，俘虏了魏国太子申。从此，孙膑名扬天下。
