公元前342年，魏惠王又派庞涓联合赵国攻打弱小的韩国,包围韩都新郑。危难之际，韩国求救于齐威王，孙膑则建议“深结韩之亲，而晚承魏之弊”。 “尊名”“重利”一举两得。齐威王欣然接受。
齐威王抓住魏、韩皆疲的时机，任命田忌为主将，田婴为副将，孙膑为军师,率军经曲阜、亢父(今济宁),由定陶进入魏境,直入外黄(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, 于是决定放过韩国，乃起倾国之兵迎击齐军,仍以庞涓为将,誓与齐军决一死战。
    孙膑见魏军来势凶猛,且敌我力量悬殊,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撤退。马陵沟深林密,道路曲折,适于设伏。孙膑命兵士第一天挖10万个灶坑,第二天减为5万个,第三天再减为3万个。
    庞涓接连3天追下来，见齐军退却避战而又天天减灶，便得意忘形，认定齐军士卒逃亡过半，斗志涣散。于是丢下步兵和辎重，只带轻装精锐骑兵，昼夜兼程追赶齐军。天黑时赶到马陵,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!”便拔剑自刎。
    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”。这是我国历史上一场典型的“示假隐真”、欺敌误敌、设伏聚歼的成功战例。