在这种情形下，魏惠王仍然坚持既定的战略，必须先攻下邯郸，征服赵国，然后再回头与秦国决战。邯郸的形势更加恶化，特别这一年的冬天，天气阴冷，寒风刺骨且强劲，城内许多房屋都损坏了，许多人冻死。赵国人望眼欲穿，希望远处地平线上能突然出现一支援军，拯救邯郸于水火之中。
公元前353年，齐国开始实施围魏救赵的计划。鉴于这次军事行动的重要性，齐威王在主将选择上十分谨慎。他首先考虑的人选是孙膑，因为孙膑通晓兵法，又在魏国待过几年，更重要的是，他对魏军主将庞涓知根知底，而且一直想要报仇雪恨。但是孙膑却认为自己不合适，他对齐威王说：“我曾受过刑罚，侥幸活下来但已是残废，不宜当将帅。”齐威王想想也对，毕竟他行动不方便，便选择田忌为主将，孙膑为军师，并特制了一辆斗篷车给他使用。这支远征军的灵魂人物实际上是孙膑，这也将是他的复仇之战。
这绝非一场轻松的战争。我们来了解了一下魏国的军事实力。
根据《战国策》的记载，魏惠王在发动邯郸之战时，魏国总计“带甲三十六万”，而围邯郸的人数则有“十万之军”，这样的军力确实颇为惊人。相比春秋时代，战国时期战争规模急剧扩大，军队数量以几何级数的速度在上升。春秋末期吴国全盛时代，军队大约有十四万人，而最后一位春秋霸主越王勾践灭吴时仅有五万兵力。在勾践灭吴一百二十年后，光是从晋国分裂出来的魏国便拥有三十六万的军队，而且，大家不要忘掉，在之前与秦国的较量中，魏国已经损失了数以万计的人马。
进攻赵国的还不止魏国一家，宋国、卫国都出兵了。不过这些喽啰国是有点靠不住，譬如说宋国吧，迫于魏惠王的压力，宋国政府不得不派出军队参加侵赵战争。可是你想想，宋国与赵国相比，那还只能算是小国，以小打大，难道就不怕赵国报复吗？对此，宋国政府颇为有趣，事先派人向赵成侯通气说：“魏国向敝国征用军队，如果不从的话，恐怕会危及社稷。但是帮魏国打贵国，这件事我们不忍做也不敢做。所以，我们不好办啊，只好先向您打个招呼，请您允许我们象征性地攻打贵国边关城邑，就是做做样子，把军队逗留在边界处就是了。”
您瞧，宋国人就是这样滑头。表面上狐假虎威，在魏国大哥的号召下，杀进赵国。可是就是摆摆花拳绣腿，装腔作势，并不真打，找理由按兵不动，静待时局发展。
这场战争对于魏惠王来说，意义重大。无论是吞并赵国，或是逼赵国臣服，分裂的三晋将在魏国的领导下再次合而为一，那么魏国在对付秦国或齐国上，将再次取得优势。对于这一点，楚国人与齐国人都看得明白，两国的战略出发点惊人的相似，便是绝对不能让魏国坐大。
话说田忌当了主将，率领齐国男儿出国作战，他这个人比较直，不太会拐弯抹角，对段干纶所说的进攻襄陵的战略不太理解。他心里犯纳闷，明明赵国首都邯郸告急，不去救邯郸，反倒去进攻毫不相干的襄陵，这真是莫名其妙，不是头痛医脚吗？
显然，田忌只关心军事行动，却没有像政客那样用尽心机盘算利益。在那个时代，主将的权利是很大的，所谓“将在外，君令有所不受”，到了战场上，那是主将说了算的。田忌想要改变战略方向，把进攻目标直接对准邯郸城外的魏军，但孙膑阻止他了。
孙膑说道：“要解开杂乱纷纠，得用巧劲而不是蛮力；劝解相斗的人，不能冲到他们兵戈之下。我们应该要避实击虚，如今魏、赵相攻，魏国精锐部队必定都被调往国外，国内剩下的定是老弱残兵。您不如率领大军，直奔魏国首都大梁，占据它的交通要道，控制其空虚之处，到时魏国必定要放弃赵国而自保。这么一来，我们既可以解赵国之围，又可以挫败魏国的锋芒，岂不是一举两得？”
孙膑这样一说，田忌总算是明白了。赛马场上要用智慧，战场上更得用计谋。田忌听从孙膑的建议，下令齐师大举入魏。齐国突如其来的一击，确实令魏国人手忙脚乱，在桂阳一役中，魏军失利。齐国的参战，令魏国的小喽啰们立场开始动摇了。
首先是装模作样的宋国，本来对魏惠王的伐赵命令就阳奉阴违，在赵国边界线上故意磨磨蹭蹭的，裹足不前。魏惠王也看在眼中，可是有什么办法呢？如今田忌率齐军前来，宋国人倒颇能见风使舵，觉得东有齐国，西有秦国，南有楚国，北有赵国，魏国要以一战四，能有戏吗？索性一倒戈，投奔齐军去了。
宋国人是这样首鼠两端，那么卫国人有没有义气呢？很遗憾，卫国也没有义气可言。
本来卫国一直是赵国的出气筒，魏惠王给他们撑腰，不但把赵军赶出卫国，还一鼓作气打到邯郸城下。可是作为一个小国，卫国人很明白，什么叫夹缝中生存，齐国人没来，就跟着魏老大，齐国人来了，对不起，我得溜了。这样，卫国步宋国之后，也加入齐国一方了。
赵国在北方，援赵的齐军却拼命往南跑，直逼魏国的首都大梁。这就是“围魏救赵”典故的来源，这个计谋被列入古代兵法《三十六计》中的第二计，相当有名，可是后世对这个计谋的理解却是有所偏差的。一般人的理解是，采取避实击虚的方法，通过打击敌人的薄弱后方，攻敌所必救，来达到救援其他战场的目的。可是对于齐国人来说，并不完全是这样，齐国人绝不仅仅是为救援赵国，而是要同时削弱赵国与魏国，来达到齐国利益最大化的目的。
应该说，齐国人的心思，魏惠王也是看出来了。此时魏惠王面临着巨大的压力。不仅是齐国人带着叛变的宋、卫军队进攻魏国本土，南方的楚国人也派出军队攻取睢水一带之地。西线的秦国人进攻暂时停止，可是种种迹象表明随时可能再次发动新的攻势。魏国地理上的劣势尽现无遗，可是魏惠王必须赌，只有赌赢了，征服了赵国，魏国才可能赢得一个生存空间。
魏惠王做出一个大胆的决定，非但没有从邯郸撤兵，反而加大了攻击力度。显然他是要孤注一掷，魏国能否成为第二个伟大的晋国，全在此一击。
齐国与楚国隔靴搔痒似的救援行动，无法减轻邯郸城的巨大压力。是年十月，在庞涓的指挥下，十余万魏军对邯郸城发动猛攻，邯郸城终于抵挡不住，被魏军攻陷。关于邯郸陷落的详情，史书上并没有写清楚，但是可以肯定两点：第一，城破时赵成侯并不在城中，其政府机构早已迁出邯郸；第二，赵国首都落入魏军之手，但赵国并没有因此投降，抵抗仍在继续。
魏国人攻陷了赵国首都，可并未征服赵国。
令人感到有趣的是，向来被视为兵家奇谋的“围魏救赵”，其事实是围了魏，却没能救得了赵。邯郸城被攻破，这种结果，其实是齐、楚两国想看到的，因为赵国被削弱了。对田忌与孙膑来说，接下来要做的事，是削弱魏国，这必须以一场大战来达到目的。
桂陵之战成为战国史上最经典的战例之一。关于这场战役，史书语焉不详。所幸的是，在1972年山东临沂银雀山的一座西汉古墓中，发现了《孙膑兵法》的残简，其中有一篇《擒庞涓》，所记便是桂陵之役的情形。结合《孙膑兵法》残篇，笔者勾勒出桂陵之役的大概情况。在魏师攻克邯郸的同时，田忌的齐国兵团在魏国境内展开军事行动，控制了通往魏都大梁城的交通要道并占领若干魏军守备空虚之地。魏师攻克邯郸城后，便抽调一部分兵力回国，准备与齐军决战，此时魏军总指挥便是孙膑的同学庞涓。庞涓打仗也有一套本领，他与孙膑一样，都知道打仗得避实击虚，于是便集结八万兵力，攻入卫国。此时卫国已经投靠齐国，显然，庞涓这一招也是狠招，看你田忌救不救卫国。
田忌迟疑不决，孙膑的判断是，庞涓攻卫国已占先手，倘若齐师从魏国撤入卫国，正好中庞涓之计，而且被魏军牵着鼻子跑，因而援卫显然不是上等招数。
那要怎么办呢？孙膑答道：“我们进攻的矛头应该是魏国的平陵。”他一边说一边展开地图分析说：“将军请看，平陵是魏国东部军事重镇，城池虽小，但管理的区域大，魏国在此地有重兵把守。平陵的南面是宋国、北面是卫国，中间还有魏国的一座城邑名为市丘。这个地理位置对于进攻一方相当不利，因为粮草补给通道容易被截断，我们要假装对此一无所知。将欲取之，必先与之。要先给魏国人一些甜头，才能把他们的主力吸引过来，达到调动敌人的目的。”
对于孙膑的智慧，田忌并不怀疑，他马上下令麾下八万大军启程，直扑平陵。齐师抵达平陵后，田忌又问道：“要怎么攻打平陵呢？”孙膑回答道：“我们必须要付出一些代价。魏军主力驻扎于环涂，请调用齐城、高唐两地的军队，进攻平陵，至时环涂魏军必定会从背后夹击我军，这两路出击的人马势必会付出惨重的代价。我主力部队要按兵不动，不要暴露自己的力量，示弱于敌人，这是调动敌人的关键。”
钓鱼要放出诱饵，牺牲诱饵是为了钓到大鱼。孙膑对自己同学庞涓太熟悉了，如果齐师只是诈败的话，那么庞涓肯定是不会中计。这场钓鱼游戏必须要做真实，齐国军队必须要付出惨重代价。正如孙膑所策划，齐城、高唐两地的齐军进攻平陵，果然遭到魏军的夹击，伤亡惨重。
作为主将的田忌在牺牲了这么大的鱼饵后，对能不能钓到大鱼还是心有疑惑，他又问孙膑：“我军没有能攻下平陵，反倒丧失了齐城、高唐两路人马，损失很大啊，现在该怎么办呢？”
尽管到目前为止，一切都按孙膑的意图进行，可是庞涓能否中计呢？接下来的这一步是最重要的。孙膑知道庞涓用兵谨慎，多心眼，是一位高明的将领，否则他也不可能爬到魏国军界高层，并取得攻克邯郸城的伟大胜利。但是任何一名将领都有弱点，庞涓功名心强，倘若能吊足他的胃口，让他觉得有扬名立万的机会，他必然会放弃进攻卫国。
孙膑对田忌说：“请马上派遣轻装战车部队奔袭魏国首都大梁，如此一来，庞涓必定要回兵救援大梁。”庞涓会中计吗？孙膑给了一个肯定的答复。第一，大梁是魏国的首都，救援首都与进攻卫国相比，显然前者的功劳更大；第二，平陵一役后，庞涓判断齐军伤亡惨重，势必会掉以轻心的。为了进一步示弱于敌，孙膑又建议说：“我们分出少数部队与庞涓交战，给他造成我军兵力单薄的假象。”
果不其然，庞涓判断齐军在平陵遭到重创后，已是强弩之末了。他迫不及待地从卫国抽身，想要抢下救援大梁第一功，同时抓住老同学孙膑。自从孙膑从魏国逃跑后，庞涓不由得有几分懊恼，看来这位师兄的能量不能小觑，没了双腿，还能在齐国受到重用。现在两人在沙场上相遇，这次一定要分出个高下才行。庞涓要证明给孙膑看，在战场上硬碰硬，他仍然会是胜者。
庞涓一路上不断击溃齐国的小股部队，这些部队对魏军完全构不成威胁。他断定齐军已经基本溃败了，于是丢掉辎重，轻装上阵，带领一支快速反应部队，昼夜兼程奔向大梁城。这一切，似乎早在孙膑的预料之中，这位齐国军师把主力部队埋伏在庞涓必经之地桂陵，一个大口袋张开了，就等着庞涓落入网中。
这场师兄弟之间的较量，也是齐国与魏国争夺中原霸权的较量。孙膑在《兵法》残篇中，有专门一部分写到如何对付敌人的强将精兵。有人问说：“敌方将领勇敢无畏，兵力多而强，全军将士都很勇敢，无后顾之忧，那么要怎么对付呢？”孙膑回答说：“击此者，告之不敢，示之不能，守拙而待之，以骄其意，以惰其志，使敌弗识，因击其不备，攻其不御。”就是要示弱于敌，让敌人骄傲自满，在桂陵之战中，孙膑正是用此计策。
从一开始，孙膑就像一位高明的棋手，布下一个迷雾重重的局，把对手一步步地引向既定的战场，在收官阶段时突然发力，逆转战局。
桂陵伏击战的具体过程，《孙膑兵法》没有详细写，但是我们也可以从这本残缺的兵法书中找到孙膑对于伏击战的深刻洞解。伏击战是充分利用地形优势，把敌人诱入死地之中，《孙膑兵法》说：“险易必知生地、死地，居生击死。”意思就是说，不管处于险峻的地形或是平坦易行的地形，都得知道何为生地，何为死地，打败敌人的方法就是占据生地，让敌人陷于死地之中。那什么是死地呢？孙膑归纳了五种：第一种是像天井一样的地形，抬头只能看到一小片天空，跑到这种地方必死无疑；第二种是易进难出的地形，跑进去出不来了；第三种是草木丛生的地方，跑进去像进一个大罗网；第四种两边都是陡峭高山的狭长谷地，这是必死之地；第五种是沼泽地，前进不了，后退不得。
只要自己占据生地，而陷敌人于死地，那这场战斗的结果就没有悬念。桂陵之战即是如此，尽管我们不太清楚孙膑所选择的伏击地点是属于以上五种死地中的哪一种，但可以肯定的是，以勇武著称天下的魏国武卒被困在此地，有力也是使不出，完全陷入被动挨打之中。当庞涓的部队进入桂陵后，忽然周围呐喊声四起，齐国的伏兵从四面八方杀出，占据地形之利，把魏军团团包围。
高手布局，要么不打，一打的话必定是稳操胜券。在孙膑精心设计的罗网面前，庞涓的武卒毫无用武之地，一败涂地。魏国最精锐的部队遭到歼灭性的打击，连主将庞涓也未能身免，他灰头土脸地成为齐军的俘虏。面对曾被自己陷害却身残志坚的师兄，他又要做何感想呢？是羞愧还是懊悔呢？
