于是就在一次赛马的机会下，孙膑给田忌出主意，让田忌赢得了比赛，田忌非常高兴，也注意到了这个身有残疾、其貌不扬的人，他发现孙膑很有计谋，是个人才，于是就引荐给了齐威王，正好齐威王也很想知道谁给田忌出的主意，双方一拍即合，孙膑很快得到了重用。野史中还说田忌的女儿也嫁给了孙膑，可见两人的关系十分亲密。

那是赵国受到魏国的攻击，向齐国求助，孙膑正好想杀掉庞涓为自己报仇，于是主动请缨，给田忌当军师。孙膑认为魏国准备充分，实力强大，不宜与魏国正面作战，于是他们率军迂回包围魏国的国都，魏国的军师庞涓看到魏国危急，匆忙赶回魏国救援，不料正中了孙膑的计谋，全歼了魏军，庞涓也被迫自杀。这是田忌与孙膑的完美配合，也是他们一生中最引以为傲的战役。