孙膑是战国时期的名将，也是齐国著名军事家孙武的后代。年轻时，他与魏国人庞涓都向当世高人鬼谷子学习兵法战策，与苏秦、张仪都是同学。孙庞以兄弟相称，孙膑年长为兄，庞涓年幼为弟。
当时，秦孝公重用商鞅，实行改革，使秦国一跃成为强国。魏惠王也一心想学秦孝公那样，选贤任能，寻找一个像商鞅那样的人来帮他治理国家。庞涓于是前去应招，临走时他对孙膑说：“我这次去魏国，如果得到晋升，一定也把兄长推荐上去，让我们同享富贵。”孙膑对他非常感激。
庞涓到了魏国，果得魏惠王赏识，担任了大将，又兼任军师。他一出征就连破卫、宋，接着又打败了齐国，吓得卫、宋、鲁、郑等小国都到魏国来朝贡。魏惠王因此更加信任庞涓。
有一天，墨子的徒弟禽滑厘碰到孙膑，问他为什么不出去建立功业。孙膑说：“我跟师弟庞涓约好了，他做了官一定把我推荐上去。”禽滑厘说：“庞涓已经当上魏国的大将了，怎么没有叫你去呀？我去看看怎么回事。”
禽滑厘到了魏国，知道庞涓早把孙膑抛到九霄云外了，于是直接去见魏惠王，向他推荐孙膑，说孙膑学了他祖父孙子的兵法，天下无敌！魏惠王于是责问庞涓为什么不引见孙膑。庞涓深知孙膑才能远胜于己，本不想推荐他，只好说：“孙膑是齐国人，如果请到我们魏国来做官，我怕他凡事还向着齐国，所以一直没向大王推荐。”魏惠王听了庞涓的话，不以为然。庞涓无奈，只好给孙膑写信。
孙膑收到庞涓的信，辞别老师，高高兴兴地下山让庞涓领着去拜见了魏惠王。魏惠王打算拜孙膑为副军师，跟庞涓同掌军权。庞涓很不高兴，借口说：“孙膑是我师兄，哪里有弟为正、兄为副的道理的呢？不如先让他做客卿，等他立了功，我就让位，当个副手我也乐意。”客卿虽然没实权，但是地位也不低。孙膑做了魏国的客卿，打心眼儿里感激庞涓。
一日，忽有个齐国口音的人求见孙膑，带来孙膑失散多年的堂兄家信，信中尽诉离别之情，并劝孙膑一同回齐国效力。孙膑想，自己已经做了魏国的客卿，等以后为魏国做点事情，再想办法回齐国不迟。孙膑把这些想法写给堂兄，托送信人把信带回去。
没想到，这是庞涓设下的圈套，目的是骗取孙膑这封信。庞涓依照孙膑的笔迹把信的内容篡改成“假如齐王不嫌弃，我将尽力为齐国效劳”。然后拿了这封假信到惠王那里告发孙膑，说他私通齐国。庞涓还加油添醋地说：“孙膑既然心里向着齐国，当然不会再为咱们魏国出力了。他本事又大，一旦齐国用了他，魏国就倒霉了，不如趁早杀了他，以绝后患。”惠王担心随随便便就把请来的客人杀掉，会被天下人耻笑。庞涓说：“那我去劝劝他，他要肯留下来，大王就重重赏他；他如果提出要走，就说明他有二心，大王就把他交给我去发落吧。”当下庞涓去见孙膑，说：“听说哥哥收到家信了？”孙膑老老实实把“家信”内容讲述了一遍。庞涓说：“你干嘛不向大王请一两个月假，回去看看呢？”孙膑说：“怕引起大王误会，不放我走。”庞涓说：“我给你说说。”第二天，孙膑给惠王送了一份请假的奏章。惠王一看，孙膑真的要走，一怒之下，就让兵士把孙膑绑了起来，交给庞涓去发落。庞涓一见孙膑，装作吃惊的样子说：“这……这简直是天大的冤枉！小弟马上到大王那儿去保你。”他只在外头转悠了一圈，回来对孙膑说：“大王一定要把哥哥处死，经我再三求情，总算把哥哥的命保下来了。不过，大王非要挖掉你的膝盖骨，在脸上刺字。”孙膑说：“这全亏你说情，我终身不会忘了你的大恩大德。”庞涓当即吩咐刀斧手动刑，挖去了孙膑的两块膝盖骨。孙膑大叫一声，疼昏过去。趁这工夫，刀斧手又在他脸上刺了字，涂上了黑颜色。庞涓装模作样地派人把孙膑抬到自己家里医治伤口，每天还亲自看望他。
孙膑见每天生活都靠庞涓供养，心里十分过意不去，很想报答他，但是自己是个残废人，又感到无能为力。有一次庞涓问他：“《孙武兵法》这部书，请借我看一看？”孙膑说：“我现在没有，不过我可以给你默写出来。”
那时候没有纸，没有笔，只能在竹片或者木片上用刀刻字，用漆涂字。孙膑是个残废人，坐起来都很吃力，再要刻写，就格外费力了。可是庞涓催得很紧，还专门派了个小书童去监督。
一天，庞涓把小书童叫去，问孙膑一天能写多少字。小书童说：“孙先生两条腿不方便，一天写两三行就不错了。”庞涓大怒，说：“这么慢慢腾腾的，什么时候才能写完？你给我盯紧点，催他快写！”小书童不明白为什么像逼命似的逼这个残废人，就向庞涓跟前的人打听。有人悄悄告诉他：“军师留着他的命，只是为了把他肚子里装的那部书掏出来，等到书写完了，他也就没用喽！”小书童没想到军师这么狠毒，就把真相告诉孙膑。孙膑大吃一惊，心想，庞涓真是个人面兽心的东西，我怎么能把兵书传给他呢？怎么办呢？孙膑决定装疯。
当天晚上，小书童送饭上来，他瞪着眼大叫：“你为什么拿毒药来害我！”说完把饭菜都推翻在地，又把写好的木片往火里扔，吵吵嚷嚷地骂个不停。庞涓听说，急忙赶了过来，只见孙膑蓬头垢面，趴在地上，一会哭，一会笑，朝着他直磕头，喊什么“鬼谷先生救命”。庞涓怕他是装疯，让人把他拖到猪圈里。孙膑在粪堆上倒头便睡，醒了以后捡起猪屎就往嘴里塞。庞涓才知道他是真疯了，也就不再逼他写兵书，可暗地里仍旧派人监视着他。孙膑拖着一双瘸腿，在猪圈里爬出爬进，成天疯疯癫癫的，可怜至极。
后来，禽滑厘知道了孙膑的遭遇，就跟齐国大臣田忌商量搭救孙膑的办法：先以齐威王送礼的名义派使臣到魏国去，然后再设法营救。魏惠王收到礼物，十分高兴。半夜里，混在使臣中的禽滑厘偷偷地钻进猪圈。孙膑见了他，真是又悲又喜，说：“想不到我这等死的人还能看到您！”
就在使臣回国的头一天夜里，禽滑厘把孙膑藏进了封得严严实实的车子里，把他的衣服换给另外一个人穿上，照样躲进猪圈里。第二天，庞涓正在给使臣送行时，藏着孙膑的车队已经出发了。过了几天，假扮孙膑的人也跑了回去。庞涓并没在意，还以为孙膑已经掉进井里死了呢！他哪能想到，这时候孙膑早已安全地到了齐国，成了田忌的座上客了。
公元前354年，魏惠王派庞涓进攻赵国，包围了赵国的国都
齐威王就拜田忌为大将，孙膑为军师，发兵去救赵国。孙膑坐在一辆有篷帐的车子里，帮助田忌出主意。
孙膑对田忌说：“现在魏国把精锐的兵力都拿去攻赵国，国内大多是些老弱残兵，十分空虚。咱们不如去攻魏国大梁。庞涓听到了，一定会放弃邯郸，往回跑。我们在半道上等着，迎头痛击他一顿，准能把他打败。”
田忌就按照这个计策去做。庞涓的军队已经攻下邯郸，忽然听说齐国打大梁去了，立刻下令退兵。刚退到桂陵（今河南长垣西北）地方，正碰上齐国兵马。双方一开战，庞涓就败下阵来。
当他看到齐国战旗上写着斗大的“孙”字，不由得大吃一惊：“呀，这瘸子还活着，我上了他的当了！”说罢，带领残兵败将，拼命杀出重围，狼狈地逃跑了。
公元前341年，魏国又派庞涓带兵攻打韩国。韩国也向齐国求救。那时候，齐威王已经死了。他的儿子齐宣王派田忌、孙膑带兵救韩国。孙膑又使出他的老法子，不去救韩，却直接去攻魏国。
庞涓得到本国的告急文书，只好退兵赶回去，齐国的兵马已经进入魏国了。魏国发动大量兵力，由太子申率领，抵抗齐军。齐军开始撤退。
庞涓细心考察齐军住过的营地，派人数了数齐军做饭用过的炉灶，发现足够十万人吃饭用的，不由得大惊失色，心里想：“这么多的军队，怎么对付得了啊？”等追到齐军第二个营地，炉灶只够给五万人做饭用了。他心里想：“这是怎么一回事呢？”他们接着追赶，到第三个齐军驻过的营地，炉灶只够给三万人做饭用了。这时候，庞涓才舒了一口气，高兴地说：“我一向知道齐国人胆子小，如今开进我们魏国才三天，士兵就逃了一大半，看来洗刷桂陵战役的耻辱，要不了几天啦！”于是下令不分白天黑夜地追赶齐军。
庞涓追到马陵（今河北大名县东南）时，天已快黑了。马陵道十分狭窄，路旁都是障碍物。庞涓恨不得一步赶上齐国的军队，于是就吩咐大军摸黑往前赶。忽然前面的兵士回来报告说：“前面的路被木头堵住啦！”
庞涓上前一看，果然见道旁的树全被砍倒了，只留下一棵最大的没砍，细细瞧去，那棵树的一面还刮去了树皮，露出一条树瓤来，上面影影绰绰还写着几个大字，因为天色昏暗，看不清楚。
庞涓叫兵士拿火来照，趁着火光一瞧，只见那树瓤上面写道：“庞涓死于此树下。”
庞涓大吃一惊，连忙吩咐将士撤退，可已经来不及了。四周无数支箭，像飞蝗似的向魏军射来。一时间，马陵道两旁杀声震天，到处都是齐国的兵士。庞涓走投无路，只得拔剑自杀。
庞涓死后，齐王要赏给孙膑封地，孙膑坚决不受。于是隐居民间，潜心写作《孙膑兵法》。《孙膑兵法》一直流传至今。