桂陵遭挫后，庞涓又气又恨，恨自己无能，轻易地中了圈套，恨孙膑诡计多端，他立下“此仇不报非君子”的誓言，耐着性子等待时机，报仇雪耻。
机会终于等来了。公元前342年，齐、魏两国又一次交锋。战争的起因是这样的：魏惠王发兵攻韩，韩国抵挡不住，向齐国求救。齐威王派田忌为大将、孙膑为军师出兵救韩。孙膑建议田忌仍然采用攻敌所必救的战术，齐国大军不去韩国而是直奔魏都大梁而来。魏惠王得知这一消息，忙将攻韩的人马调回，再增加几万士兵，号称十万大军，由太子申和庞涓率领，迎战齐军。
孙膑清楚地知道，两国交锋，论实力，齐国不如魏国，所以不可硬拼，而应智胜。他对田忌说：“兵法上说：‘每天行军百里去追逐利益的，会损失他们的大将；每天行军五十里去追逐利益的，只能有一半的部队到达目的地。’现在庞涓恃勇轻敌，冒险急进，我们正可利用他们这种轻齐心理，佯装怯战，诱敌上钩。”孙膑如此这般地向田忌建议一番，田忌是言听计从。
齐国的军队越过魏国国境，向西行进。太子申和庞涓率领十万大军在后面猛赶紧追。第一天部队歇息时，庞涓派人点了一下齐军遗留的烧饭炉灶，发现足够供十万人吃饭用的。庞涓吓了一跳，心想：双方势均力敌，旗鼓相当，这下胜负难卜了。第二天到了齐军前日扎营的地方，又点了一下炉灶，只有供五万人吃饭用的，庞涓有些放心了。第三天，一数炉灶，只够三万人吃饭用的了。庞涓大喜过望，傲慢地说：“我早就知道齐军胆小怕死，进入我国国境才三天，士卒逃亡人数已经过半了。”于是他让太子申带领大队人马在后面慢慢赶路，自己抛下步兵辎重，只带骑兵，日夜兼程，追赶孙膑，心想：报仇雪恨在此一举了。(www.xing528.com)
而孙膑呢，掐指一算，按照庞涓穷追猛赶的速度，当天黄昏可以到达马陵道。马陵道位于两山之间，道旁都是深涧，在此设下埋伏，敌人必定有来无回。孙膑选中一棵大树，命人砍去树皮，露出光滑洁白的树身，然后亲自在上面写下“庞涓死于此树之下”等几字；又命令军中善于射箭的士兵，准备好一万张良弓，夹道埋伏，约定：以火光为号，万箭齐发，全线出击。部署完毕，孙膑和田忌回军营歇息。
暮夜时分，庞涓果然率领轻骑抵达马陵。走不多远，有士兵来报：“前面的山路已给树木堵住了。”庞涓“啊呀”一声，心知不好，透过暮色望去，只见两旁的树木都已被砍倒，只剩下一棵大树孤零零地立在那里，树身上仿佛还有字，他忙命士兵点起火把来照，但“庞涓死于此树之下”八个大字还未读完，齐军已万箭齐发，杀声震天。庞涓自知智穷兵败，绝难逃命，就在这棵大树下拔剑自刎。临死时，他还忿忿地说：“悔不早杀了孙膑，如今我一死，反倒使这小子出了名！”主将一死，魏国的轻骑失去指挥，更是乱上加乱。孙膑命部下乘胜追击，俘虏了在后面慢慢赶路的魏太子申及其余魏军。
马陵大捷后，孙膑自知声高易招灾，便急流勇退，自请免去军职，回乡过隐居生活。他晚年所著的《孙膑兵法》至今仍在军事史册中闪烁着智慧的光芒。（《史记》戴云云）
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