孙膑的祖上就是有名的孙武。孙武和庞涓一起学习兵法。庞涓先入仕，做了魏惠王的将军。而后妒忌孙膑的才能，秘密将其找来，砍掉他两只脚，在他脸上刺字，将他藏起来不敢见人。
《史记》中记载了孙膑离开魏国，到了齐国之后的主要的三件事，田忌赛马，桂陵之战和马陵之战。
田忌赛马的故事即孙膑给田忌出主意，让他在和齐王的赛马比赛上使用策略，用自己下等马对战齐王的上等马，用自己的中等马对战齐王的下等马，用自己的上等马对战齐王的中等马，最终三局两胜，天机获得了胜利。这样田忌才向齐王推荐了孙膑，而齐王请教了孙膑兵法之后，把他当做老师。
桂陵之战也就是有名的围魏救赵。当时魏国庞涓攻打赵国。赵国向齐国求救。齐威王打算让孙膑为主将，但是孙膑以自己残疾而推辞，只作为了军事跟随田忌出站。孙膑在出征的车上，分析了当前的形势，认为魏赵两国开战，魏国精锐部队必定在国外苦战，而魏国境内空虚，建议田忌前去攻打魏国的国都大梁，魏国可定会放弃攻打赵国而回兵自救，这样自然就解决了赵国的困难。田忌按照孙膑的计策，魏军果然回师，双方在桂林交战，魏军大败而归。
而马陵之战更是决定战国走向的一场大战。魏赵两个合力攻打赵国，韩国同样向齐国求助，田忌孙膑还是采取老计策，直接攻打魏国国都大梁。魏将庞涓马上率兵撤离韩国回到魏国。但是这时候齐军已经进入到了魏国的境内。孙膑分析了当时的形势，建议田忌说，“魏国士兵凶悍勇猛，看不起齐兵，齐兵被认为胆小。我们应该顺着这样的趋势引导他们”然后他们制定了计策，第一天先砌十万人做饭的灶，第二天砌五万人的灶，第三天砌三万人做饭的灶。庞涓行军三日，看到齐军留下的灶，高兴的以为，齐军已经有半数的逃兵，于是庞涓放弃了他的步兵，带着轻骑部队日夜兼程追击齐军。孙膑估计庞菊的行程，在马陵设伏，孙膑命人砍去一棵大树的树皮，漏出白木，上面写上“庞涓死于此树下”，并派一万名弓箭手埋伏。晚上魏军果然中计，万箭齐发，庞涓看到没有皮的树，刚要用火把照着看，还没看完，齐军万箭齐发，魏军大乱，庞涓无计可施，败局已定，拔剑自刎而死。齐军乘胜追击，大败魏军，还俘虏了魏国太子申。
马陵之战，让魏国元气大伤，原来的中原霸主魏国从此衰落。而处在四战之地的魏国从此只能寻求他国的力量抵抗齐国，秦国两个大国的夹击，也就开启了合纵连横的时代。
孙膑被砍掉了双脚，还是留下了《孙膑兵法》。这也激励司马迁，在遭受宫刑之后著述《史记》。人只要不放弃的心，身体的残疾，外界的因素不能成为借口。