一系列的遭遇使孙膑逐渐认清了庞涓的丑恶嘴脸，便想法逃离魏国，但一直没找着机会，尤其身为残疾人，其难度更是可想而知。谁知，天有不绝人之路，之后不久，齐国的使臣淳于髡及禽滑来到魏国，孙膑抓住这个难得的机会，与齐使相见，并凭借自己的真才实学和愿为祖国效力的诚心实意打动了齐使，两位使者把孙膑藏在车中秘密带回了齐国。齐国大臣田忌闻讯，亲自把孙膑接到家中，待为上宾，并把他推荐给齐威王，齐威王在位37年，“威”是其谥号。齐威王向孙膑请教兵法，孙膑对答如流，齐威王甚为佩服遂拜孙膑为老师。孙膑是孙武后裔，其所著兵书《孙膑兵法》久已失传。所幸的是，1972年，在山东临沂银雀山汉墓中出土了《孙膑兵法》的竹简，使这部旷世奇书得以重见天日。
围魏救赵
齐国国君齐威王接到赵国的求救信后，陷入进退维谷的境地，出兵吧，顾虑自己的国家虽然也是一个大国，但是国力远不及魏国强大，而且此前曾经被魏国击败过，齐军中至今仍心有余悸，畏魏情绪很大;不出兵吧，又恐对齐国不利，为慎重起见，齐王便召集文武大臣计议，诸大臣意见不一，互不相让，以善谏著称于世的齐相邹忌不主张出兵救赵，理由是魏赵两国交战，不论谁胜，实力都要受损，对齐都是有利的。而齐大夫段干明则主张出兵，他认为，见死不救不仅会造成赵国失利，使魏国更加强大，从而对齐国形成威胁;而且会使齐国失去赵国这个友好的邻邦、留下不仁不义的恶名。紧接着，段干明提出了齐国暂不急于直接出兵救援，让魏赵相互残杀，待双方两败俱伤之后再去进攻魏国。可先联合宋国南攻襄陵，也就是今天的河南睢县，在魏的后方作骚扰性的牵制。
齐威王觉得段干明对局势分析的透彻，救赵的方案也切实可行，还可因救赵而得到中山之地，便欣然接受了段干明的建议。庞涓得知齐与宋联合行动的消息后，很快研究了派往四方的探马和打进周边国家的卧底反馈回来的情报，觉得这些邻国也只是为了表示对赵国的友好，而象征性地出动小股部队在魏国边境骚扰一下，不足为虑，国内守军完全可以对付得了。因此，围困邯郸的魏军不为所动。
魏赵两军在邯郸相持将近一年，邯郸已被围得水泄不通。于是在公元前353年，赵国又一次向齐国告急求援。这时，围困邯郸的魏军已疲惫不堪，齐威王觉得出师救赵的时机已经成熟，就准备委派才能过人的孙膑为主将去救赵国，孙膑听说后便向齐王辞谢说：“我是个受过酷刑的人，我当主将会被魏国耻笑，还是请田忌大夫为主将吧，我可以随军为田大夫出些主意。”实际上孙膑还有一个没说出的理由是不想在战前让庞涓知道自己在齐国。看来，严酷的现实已使孙膑不得不处处提防着自己这个阴险狠毒的老同窗。
齐威王同意了孙膑的意见，逐拜田忌为主将，孙膑为军师，考虑到孙膑的身体状况，便让孙膑坐在带蓬帐的军车里，暗中为田忌出谋划策。之后，即发兵八万去救赵国。开始，田忌准备引兵直捣邯郸，包抄魏军后路，配合赵国内外夹击，以解邯郸之围。孙膑不同意田忌那么做，他对田忌说：“这办法不见得是一条上策。”田忌说：“赵国很快就要被攻陷，除了直扑邯郸外，还有什么别的好办法吗?
孙膑说道：“想要解开乱成一团的绳索，一定要冷静地找出它的绳结，然后用手指慢慢解开，千万不能双手紧握绳索生拉硬扯，更不能用拳头去捶打;要排除争斗，不能卷进去左冲右突，而要看准双方拳来脚往的空隙，伺机避实就虚猛袭欲攻击一方的空虚无备之处，如此就能很快平息这场争斗。如今魏国出兵攻打赵国，其精锐部队势必倾巢开赴战场，留在国内的一定是一些老弱病残，现在应避开兵力强大的围赵敌军，乘魏国国内兵力空虚，带兵快速直逼大梁，截断其交通要道，袭击其粮食辎重给养之地，这样一来，魏将庞涓必然会放弃攻打赵国而班师回魏自救，那时，我军便可占据有利地势打他个伏击。如此，我们不仅一举解救了赵国之围，又可重创挫败魏军。如此一举两得，何乐而不为?”田忌听了军师的精辟论述，连说妙计!妙计!遂发兵直逼大梁。
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