田忌多次和齐国各位公子驾马比赛,下很大的赌注.孙膑观察到田忌的马有上、中、下三等,于是对田忌说:“你只管下很大的赌注,我能够让你获胜.”田忌相信了他的话,就和齐王和诸公子约定下千金的赌注来赌驾马比赛的胜负.等到了临近比赛时,孙膑说:“现在拿你的下等马应对他们的上等马,拿你的上等马应对他们的中等马,拿你的中等马应对他们的下等马.”在三次比赛结束后,田忌一负二胜,最后赢得了齐王千金.于是田忌向齐威王推荐孙膑,威王向他询问了兵法,于是让他在军中任职.
后来魏国攻打赵国,赵国危急,向齐国请求救援.齐威王想让孙膑担任将军,孙膑婉言推辞说:“受过刑的人不可做军中的主帅.”在这种情况下就让田忌担任将军,孙膑担任军师.田忌想带兵到赵国去,孙膑说:“解开乱丝不能整个的抓住了去拉,劝解打架不能在双方相持很紧的地方去搏拉.打击要害处冲击空虚处,现在的形势禁止我们直接去救援,如果打击敌人空虚处,那么自然就会解除危急.你不如带兵迅速奔向魏国都城大梁,占据交通要道,冲击正好空虚的地方,魏军必定会放弃攻打赵国而去救自己的国家,这样我军就能一举解除赵国的围困而对魏国可以收到使它疲惫的效果.”田忌听从了他的建议.魏军果然离开了赵国都城邯郸,和齐军在桂陵这个地方交战.结果齐军把魏军打得大败.