龐涓聞齊師襲魏大梁，果然放棄邯鄲，兼程回救大梁。齊軍以逸待勞，在桂陵（今河南長垣西）大敗魏軍。孫臏運用避實擊虛、攻其必救的謀略，創造了圍困魏國都城大梁解救趙國邯鄲之圍的典型戰例，為後世兵家所稱譽。“圍魏救趙”的成語典故因此產生。
公元前341年，魏國攻打韓國，韓求救於齊。齊威王令田忌為主將，孫臏為軍師，出兵救韓。齊軍兵鋒直指魏都大梁。魏惠王聞報急調龐涓回國，迎擊齊軍。孫臏對田忌說：“魏軍一向自恃驍勇，輕視齊國，急於同我軍決戰。我們可利用敵人這種心理，誘其中計。《孫子兵法》上說，奔走百裏去爭利，就有犧牲上將的危險；奔走五十裏去爭利，也隻有一半的部隊能夠參戰。如今，魏軍犯兵家大忌。我軍已進入魏境，可裝出膽怯樣子誘敵。”遂確定了退兵減灶、設伏殲敵的作戰方針。
龐涓率大軍日夜兼程，趕回魏國，欲與齊軍決戰。兩軍一接觸，不料齊軍掉頭東撤。齊軍在後退的第一天，造鍋灶十萬，第二天減少到五萬，第三天減少到三萬。龐涓見此，驕傲地說：“我知道齊軍怯懦，現在他們進入魏境才三天，逃跑的士兵就超過了半數。”於是，丟下輜重和步兵，隻率輕騎，兼程追趕齊軍。
孫臏誘敵至地勢險要的馬陵（今河南範縣西南），命弓箭手埋伏在道路兩側，並約定見魏軍火把舉起，一齊放射。孫臏還命士兵在路旁一棵大樹上，剝皮寫上“龐涓死於此樹之下”八個大字。夜幕降臨時，龐涓追至馬陵道，被橫七豎八的樹木擋住了去路。龐涓上前察看，隱約發現樹上有字，叫人點來火把，看罷驚叫：“我中了孫臏的詭計了！”突然，齊軍萬箭齊發。魏軍猝不及防，亂作一團，死傷無計，潰不成軍。龐涓受重傷，自知敗局已定，拔劍自刎了。齊軍乘勝反攻，又打敗了魏軍後繼部隊，俘虜了魏上將軍太子申，共殲敵十萬餘人。魏國從此一蹶不振，孫臏名揚天下。
孫臏在齊國為軍師時，常與齊王、田忌討論用兵作戰，有時他也回答弟子提出的各種軍事理論問題，著有《孫臏兵法》一書。《史記·孫子吳起列傳》記載：“孫臏……名顯天下，世傳其兵法。”《漢書·藝文誌》記載有《齊孫子》（即《孫臏兵法》），八十九篇，圖四卷。但是後來這部兵書失傳一千多年。1972年從山東臨沂銀雀山西漢墓中，發現《孫臏兵法》殘簡，上下編共三十篇，一萬一千多字。前麵筆者在《〈孫子兵法〉在世界軍事史上影響很大》一文中已經介紹：81歲高齡、痛患眼疾的毛澤東，聽到了竹簡本《孫子兵法》和《孫臏兵法》發掘出土的消息，十分高興，談鋒甚健，漫談了它們的寶貴價值。毛澤東欣喜於孫臏的“兵法修列”，得到了地下出土文物的驗證。
《孫臏兵法》的軍事思想是多方麵的。
在戰爭觀上，孫臏主張“戰勝而強立”，“舉兵繩之”，提出了以戰爭製止戰爭的思想。在認識到戰爭必然性的同時，主張對戰爭持慎重態度。強調“事備而後動”，戰前做好充分的準備，以達到戰而勝之。在建軍治軍方麵，孫臏強調人的作用，提出了“天地之間，莫貴於人”，兵強“在於休民”及“得眾勝”的觀點。
在戰略戰術上，孫臏提出了寡可擊眾、弱能勝強的作戰指導思想。主要戰法是“讓威”，即避敵銳氣。還強調集中兵力，攻其無備等。他還提出“必攻不守”，即以進攻為主的戰略思想，認為積極進攻，不消極防守，是用兵最緊要的事情。
孫臏主張在“敵富我貧，敵眾我少，敵強我弱”的情況下，也有可能打勝仗的道理和認識，包含了樸素的唯物論和辯證法的可貴因素。孫臏強調指揮員必須知“道”，即要學習和掌握戰爭的規律。他還強調“料敵計險”，就是對敵情要有正確的估量，對地形要有詳細的了解。善於製造利己不利敵的作戰形勢，依據不同的敵情和不同的地形，取不同的戰法。
孫臏是《孫子兵法》的重要傳人。他把從孫武到他之間的兵學繼承概括為“孫氏之道”。《孫臏兵法》繼承和發展了孫武、吳起的軍事思想，為我國古代軍事科學增添了新內容。孫臏的“駟馬之法”和“圍魏救趙”戰法，對後世產生了深刻的影響。