公元前341年，魏惠王派庞涓联合赵国引兵伐韩，包围韩都新郑（今属河南省）。韩昭侯求救于齐。齐以田忌、田婴、田盼为将，孙膑为军师，率军经曲阜、亢父（今山东济宁），由定陶进入魏境，矛头直指与大梁近在咫尺的外黄（今河南民权）。庞涓闻讯，忙弃韩而回。魏惠王深恨齐国一再干预魏国的大事，乃起倾国之兵迎击齐军，仍以庞涓为将，太子申为上将军，随军参与指挥，誓与齐军决一死战。

孙膑见魏军来势凶猛，且敌我力量众寡悬殊，只可智取，不可力敌，便决定采用欲擒故纵之计，诱庞涓上钩。他命令军队由外黄向马陵方向撤退。马陵位于鄄邑北60华里处，沟深林密，道路曲折，适于设伏。孙膑命令兵士第一天挖10万个做饭的灶坑，第二天减为5万个，第三天再减为3万个。庞涓一见大喜，认为齐军撤退了3天，兵士就已逃亡过半，便亲率精锐之师兼程追赶。天黑时赶到马陵，命兵士点火把照路。火光下，只见一棵大树被剥去一块树皮，上书“庞涓死于此树之下”8个大字。庞涓顿悟中计，刚要下令撤退，齐军伏兵已是万箭齐发。魏军进退两难，阵容大乱，自相践踏，死伤无数。庞涓自知厄运难逃，大叫一声:“一着不慎，遂使竖子成名!”拔剑自刎。齐军乘胜追击，正遇太子申率后军赶到，一阵冲杀，魏军兵败如山倒。齐军生擒太子申，大获全胜。史称此战为“马陵之战”，称孙膑的战法为“减灶之计”。此战后，魏国由盛转衰，孙膑却因善于用兵而名扬天下。