孫臏見到那些馬的腳力相差都不太遠，便對田忌說：「下次比賽，將軍只管下重金和他們賭輸贏，在下有辦法讓將軍取勝。」田忌疑惑地看看孫臏說：「你的意思是給我換幾匹好馬嗎？」孫臏搖頭說：「不是。」田忌知道孫臏足智多謀，看著他胸有成竹的樣子，就沒再多問。
等下次比賽時，田忌果然跟齊王和其他的貴族子弟押下了千金的賭注。比賽開始時，孫臏說：「現在用您的下等馬對付他們的上等馬，拿您的上等馬對付他們的中等馬，用您的中等馬對付他們的下等馬。」三個等級的馬輪流比賽以後，結果田忌一次失敗，兩次獲勝，終於贏得了齊王的千金賭注。這下，齊威王目瞪口呆，只好眼睜睜地看著田忌得意地拿走了自己的千兩黃金。齊王很驚異，便詢問田忌其中反敗為勝的原委。田忌便如實地告訴了他，並藉機將孫臏推薦給了齊王。齊王通過跟孫臏交談，對他的軍事才能甚是佩服，當下便拜孫臏為齊國的軍師。
圍魏救趙
後來魏國與趙國在擴張的方向上發生衝突，雙方互不相讓，打了起來。魏軍在龐涓的帶領下，勢如破竹，一路攻城拔寨，打到了趙國都城邯鄲，一圍就是三年。在危急時刻，趙王向派人向齊國求救。
齊威王覺得雙方都筋疲力盡了，可以趁火打劫一番，正所謂鷸蚌相爭，漁翁得利。於是就想讓孫臏做統帥領兵救援趙國，孫臏推辭說：「臣是受過刑罰而僥倖活命的人，不宜做統帥。」於是就用田忌做統帥，田忌是國君的親戚，出身好，大家服氣，改任孫臏為軍師，坐在黑咕隆咚的斗篷車裡，專門替田忌出謀劃策。
田忌原想帶領軍隊徑直前往趙國與魏國交戰，解救趙國，孫臏卻說：「凡要解開錯綜糾纏、雜亂無序的繩索之類的東西，一定要冷靜地找到它的結合部，慢慢去解才行，切忌不能握緊拳頭盲目地用勁；勸解打架鬥毆的人，就不能插手搏鬥、擊刺，那只會添亂，只要找到一處虛弱的地方，避實擊虛，便會一擊而成，鬥毆的形勢也會隨之改觀，干戈就會自行消解，互毆就會停止。如今魏國攻打趙國，輕銳精兵必定在國外衝鋒陷陣，而老弱殘兵必定在國內進行防守，但是疲憊孱弱，一定不堪一擊。您不如帶領軍隊急奔魏國都城大梁，佔領它的交通要道，攻擊它空虛薄弱的地方。這樣一來，魏國必定會捨棄趙國，而班師回國拯救自己。這樣，我們便會一舉兩得，既解除了趙國的圍困，又使魏國遭受挫敗。」田忌聽從了他的建議，率軍突進魏境。這時龐涓正在中原以北的邯鄲拚命攻城，聽說魏國大梁出現齊軍，龐涓心神不定，但他偏不肯撤軍回大梁。而是硬著頭皮，又在邯鄲打了兩個月，打到秋天，莊稼都黃了，終於不負眾望，佔領了這座已變為廢墟的城市。之後才匆忙撤離了邯鄲，回師救援，跟齊國軍隊在桂陵（今河南長垣）交戰，以逸待勞的齊軍大敗倉皇后撤的魏軍。
智勝龐涓
十三年後，魏惠王又派龐涓聯合趙國引兵伐韓，包圍韓國都城新鄭（今屬河南省）。韓昭侯求救於齊。齊以田忌、田嬰、田盼為將，孫臏為軍師，率軍經曲阜、亢父（今山東濟寧），由定陶進入魏境，矛頭直指與大梁近在咫尺的外黃（今河南民權）。魏國將領龐涓聽到了消息，害怕重蹈覆轍，便迅速離開韓國趕回魏國，齊國軍隊已經越過邊境並向西挺進了。魏惠王深恨齊國一再破壞魏國的好事，於是傾全國之兵迎擊齊軍，仍以龐涓為將，太子申為上將軍，隨軍參與指揮，誓與齊軍決一死戰。後來太子申想撤兵，維持平局，但龐涓貪功心切，必欲殲滅齊軍，以雪前恥。
孫臏採用欲擒故縱之計，引誘龐涓上鉤。對田忌說：「魏國的士兵，向來強悍勇敢，輕視齊國的士兵，並嘲笑齊國士兵為膽小表。善於作戰的人應利用這種形勢，使之向有利於自己的方面轉化。兵法說：行軍百里去爭奪利益的，會使主帥一蹶不振，行軍五十里去爭奪利益的，全軍只有一半人能到目的地。將軍可下令，命我軍進入魏國境內後，建造供十萬人食用的爐灶，第二天再建造供五萬人食用的爐灶，到第三天時就建造供三萬人食用的爐灶就行。」