裝飾了他們的馬車，盛裝出席，聚集在比賽場地，數千名百姓前來觀看。田忌問孫臏：“先生，你保證我能贏的策略是什麼呢？千金一賭，可不是鬧著玩的！”孫臏說：“齊國的好馬都在國王的馬廄裡，你想要按順序贏過他們，很難。但是我可以用策略來幫你。三次比賽有上、中、下三個等級。我可以讓你用最差的馬對上他們的最好的馬，用你最好的馬對他們的中等馬，用你的中等馬對他們的最差的馬。這樣，你雖然會輸一次，但一定會贏兩次。”田忌說：“這個策略太好了！”於是，孫臏用金鞍錦墊裝飾了田忌的較差馬匹，讓它們看起來像是最好的馬匹，先和齊威王賭第一場比賽。然而，這些馬匹的實力相差太遠，田忌又輸了千金。齊威王大笑起來，田忌說：“還有兩場比賽，如果我都輸了，您再笑話我也不遲。”等到第二場和第三場比賽時，田忌的馬匹果然都贏了，贏得了千金的賭注。田忌稟報道：“今天的勝利，並不是因為我的馬匹強大，而是孫臏的策略。他讓我用下等馬對上等馬，中等馬對中等馬，上等馬對下等馬，所以才能贏得比賽。”齊威王感嘆道：“就憑這個小小的策略，我已經看出孫先生的智慧了！”從此，齊威王對孫臏更加敬重，賞賜豐厚，不在話下。
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再說魏惠王罷免了孫臏後，命令龐涓負責恢復對中山的控制。龐涓向魏惠王報告說：“中山離我們遠，離趙國近，與其去遠方爭鬥，不如就近解決。我請求為您直接攻擊邯鄲，以報中山之仇。”魏惠王同意了。於是，龐涓派出五百輛戰車攻打趙國，圍攻邯鄲。邯鄲的守將連續戰敗，向趙成侯求援。趙成侯派人帶著中山的財物去賄賂齊國求救。齊威王因為已經知道孫臏的能力，任命他為大將。孫臏推辭說：“我是個受過刑的人，如果讓我領兵，那會顯得齊國沒有人才，會被敵人笑話。我建議讓田忌做將軍。”齊威王於是任命田忌為將軍，孫臏為軍師，孫臏總是坐在輜車中，秘密地出謀劃策，不暴露自己的身份。田忌想要領兵去救援邯鄲，孫臏阻止他說：“趙國的將領不是龐涓的對手，我估計我到了邯鄲，他們的城池已經被攻下了。我們不如駐紮在半路上，宣稱我們要攻打襄陵，龐涓一定會回兵救援，我們等他回來再攻擊他，一定能夠勝利。”田忌採納了孫臏的建議。當時邯鄲的援軍還沒有到，邯鄲守將因為無法繼續抵抗，便向龐涓投降了，龐涓派人向魏惠王報捷。正當龐涓準備繼續進兵的時候，突然聽說齊國派田忌乘虛來襲襄陵。龐涓大驚，說：“襄陵如果失守，安邑就會受到震動，我必須回去保衛根本。”於是，龐涓下令撤軍。
距離桂陵二十里時，他們遇到了齊國的軍隊。原來，孫臏早已得知魏國軍隊的到來，事先做好了準備。他先派副將袁達，帶領三千人去在路上阻擊敵人。龐涓的侄子龐蔥率領的前鋒部隊首先到達，與齊軍展開激戰。雙方交戰了二十多個回合後，袁達假裝敗退。龐蔥擔心對方有詭計，不敢追擊，於是回來向龐涓報告了情況。龐涓責罵道：“一個偏將都不能捉拿，怎麼可能捉拿田忌？”於是帶領大軍追擊。快到桂陵時，只見前面的齊軍已經排好了陣勢。龐涓乘車觀看，發現這正是孫臏剛到魏國時擺的“顛倒八門陣”。龐涓心裡感到疑惑，心想：“田忌怎麼會知道這個陣法？難道孫臏已經回到齊國了嗎？”當下，龐涓也佈置好軍佇列隊。只見齊軍中，田忌的大將田旗號閃出，推出一輛戰車，田忌全副武裝，手執畫戟，站在車中。田嬰手持長戈，站在車右。田忌大喊：“魏國的將領們，有能戰的就過來說話。”龐涓親自駕駛戰車，對田忌說：“齊國和魏國一直友好相處，魏國和趙國的恩怨，和齊國有什麼關係？將軍放棄友好，去追尋仇恨，這實在是錯誤的決策！”田忌說：“趙國把中山之地獻給我們的主公，我們的主公命令我帶領軍隊去救援趙國。如果魏國也願意割讓幾塊地盤給我，我立刻就撤軍。”