魏惠王二十八年（前342年），魏国进攻韩国，次年齐救韩，采用孙膑策略，直趋魏都大梁，旋即退兵，诱使庞涓兼程追击，在马陵（今河南范县西南）中伏大败，涓智穷，大叹“遂叫竖子成名”，自刎而死（一说被乱箭射死），史称马陵之战。
人物生平
陷害同门
庞涓与孙膑为同窗，二人一起拜师学习兵法。庞涓后来出仕魏国，担任了魏惠王的将军，但是他认为自己的才能比不上孙膑，于是暗地派人将孙膑请到魏国加以监视。孙膑到魏国后，庞涓嫉妒他的才能，于是捏造罪名将孙膑处以膑刑和黥刑，砍去了孙膑的双足[6]，想使他埋没于世不为人知。当齐国使者出使至魏国首都大梁（今河南省开封市）时，孙膑以刑徒的身份秘密拜见齐国使者，用言辞打动了他。齐国使者觉得孙膑不同凡响，于是偷偷地用车将他载回齐国。逃奔到齐国的孙膑得到了田忌的赏识，于是他寄居于田忌门下担任门客。
桂陵之战
公元前354年，赵国进攻魏国的盟国卫国，夺取了漆及富丘两地（均在今河南省长垣县），此举招致了魏国的干涉，魏国派兵包围赵国首都邯郸（今河北省邯郸市）。次年，赵国派使者向齐、楚两国求救。齐威王召集大臣们商议，邹忌反对救援，而段干朋则建议齐威王分兵一路向南攻打襄陵（今河南省睢县）来疲劳魏军，然后趁魏军攻破邯郸后救援赵国，这样既救援了赵国，又同时削弱了魏、赵两国。齐威王采纳段干朋的建议，兵分两路，一路齐军围攻魏国的襄陵，一路由田忌、孙膑率领救援赵国。
公元前353年，齐军兵分两路，一路与宋国景敌、卫国公孙仓所率部队会合，围攻魏国的襄陵。一路由田忌、孙膑率领救援赵国。
此时魏军主力已攻破赵国首都邯郸，庞涓率军八万到达茬丘，随后进攻卫国，齐国方面田忌、孙膑率军八万到达齐、魏两国边境地区。田忌想要直接与魏军主力交战，但被孙膑阻止。孙膑认为魏国长期攻打赵国，主力消耗于外，老弱疲惫于内，国内防务空虚，应当采用声东击西、围魏救赵的战术，直捣魏国首都大梁迫使魏国撤军，魏国一撤军，赵国自然得救。
孙膑于是建议田忌南下佯攻魏国的平陵（今山东省定陶县东北），因为平陵城池虽小，但管辖的地区很大，人口众多，兵力很强，是东阳地区（指魏国首都大梁以东的地区）的战略要地，很难被攻克；而且平陵南面是宋国，北面是卫国，进军途中要经过市丘，容易被切断粮道，佯攻此地能很好的迷惑魏军，造成庞涓产生齐军主将指挥无能的错觉。田忌采纳孙膑的计谋，拔营向平陵进军。接近平陵时，孙膑向田忌建议由临淄（今山东省淄博市）、高唐（今山东省高唐县）两城的都大夫率军直接向平陵发动攻击，吸引魏军主力，果然攻打平陵的两路齐军大败。孙膑让田忌一面派出轻装战车，直捣魏国首都大梁的城郊，激怒庞涓迫使其率军回援；一面让田忌派出少数部队佯装与庞涓的部队交战，故作示弱使其轻敌。田忌按孙膑的要求一一照办，庞涓果然丢掉辎重，以轻装急行军昼夜兼程回救大梁。孙膑带领主力部队在桂陵（今河南省长垣县西南）设伏，一举擒获庞涓。
桂陵之战并没有击溃魏军主力，齐国也没有正式进攻魏国首都大梁，赵国首都邯郸仍为魏国所占领。
前352年，魏惠王调用韩国的军队击败包围襄陵的齐、宋、卫联军，齐国被迫请楚国大将景舍出面调停，各国休战。前351年，魏惠王与赵成侯在漳河边结盟，撤出赵国首都邯郸。大约在此时齐国将庞涓释放，使其回魏再度为将。
马陵身死
公元前342年，魏将穰疵在南梁（今河南省汝州市西）和霍（今河南省汝州市西南）击退韩将孔夜的军队，韩昭侯派使者向齐国求救。齐威王向大臣们询问应当及早救韩还是推迟救韩。张丏认为如果晚救韩，韩国必将转而投靠魏国，不如早救韩；田忌则认为趁韩、魏之兵还未疲惫就出兵，等于代替韩军遭受魏军的攻击，反而会受制于韩，不如晚救韩等待魏军疲惫，韩国危在旦夕一定会求救于齐国，这样可以名利双收。齐威王十分赞同田忌的观点，秘密与韩国使者达成协议，但没有立即派出援军援助韩国。而韩国自恃有齐国的援助，与魏国作战接连五次战败，不得不求救于齐国。齐威王于是派田忌、田朌为主将，田婴为副将，孙膑为军师，率军援助韩国。
孙膑再次采用围魏救赵的战术，率军袭击魏国首都大梁。庞涓得知消息后急忙从韩国撤军返回魏国，但齐军此时已向西进军。孙膑考虑到魏军自恃其勇，一定会轻视齐军，况且齐军也有怯战的名声，应采用诱敌深入的战术，引诱魏军进入埋伏圈后加以歼灭。孙膑命令进入魏国境内的齐军第一天埋设十万个做饭的灶，第二天减为五万个，第三天减为三万个。庞涓行军三天查看齐军留下的灶后非常高兴，说：“我本来就知道齐军怯懦，进入魏国境内才三天，齐国士兵就已经逃跑了一大半。”于是丢下步兵，只带领精锐骑兵日夜兼程追击齐军。孙膑估算庞涓天黑能行进至马陵，马陵道路狭窄，两旁又多是峻隘险阻，孙膑于是命士兵砍去道旁大树的树皮，露出白木，在树上写上“庞涓死于此树之下”，然后命令一万名弓弩手埋伏在马陵道两旁，约定“天黑能在此处看到有火光就万箭齐发”。庞涓果然当晚赶到砍去树皮的大树下，见到白木上写着字，于是点火查看。字还没读完，齐军伏兵万箭齐发，魏军大乱。庞涓自知败局已定，于是拔剑自刎，临死前说道：“遂成竖子之名！”齐军乘胜追击，歼灭魏军十万人，俘虏魏国主将太子申。经此一战魏国元气大伤，失去霸主地位，而齐国则称霸东方。
历史评价
李廷机：“孙膑与庞涓，同受鬼谷诀。 减灶暗行兵，庞涓被其获。”
钱德苍：“庞涓暴虐早身亡，孙子忍之无恙。 ”
墓址
庞涓墓位于山东省淄博市淄川区将军路街道办事处将军头村东。
庞涓因常年征韩伐赵、讨楚抗齐，致使树敌众多，以至于魏惠王下令厚葬不久，陵墓即被偷掘毁坏，暴尸荒野。因首级在齐国，孙膑为其在淄川留仙湖另立了碑文，保存至今。
艺术形象
文学形象
次日夜晚，鬼谷子将失传的《孙子兵法》交给孙膑习诵，三日后孙宾学成。庞涓出仕于魏国，在王错的推荐下担任魏国元帅，建立战功。墨翟游历至魏国时，向魏惠王推荐孙宾。魏惠王于是命庞涓写下书信，携带厚礼前往鬼谷迎接孙宾。鬼谷子推算出孙宾日后有劫难，于是让孙宾该名为孙膑。在第八十八回《孙膑佯狂脱祸 庞涓兵败桂陵》中，魏惠王想要试探孙膑的才能，命孙庞二人演练阵法。庞涓所布阵法，孙膑全部知晓并能破解。而孙膑布阵，庞涓却不知。庞涓于是私下询问孙膑，孙膑告知他后庞涓先行报告给魏惠王。魏惠王又问孙膑，得到相同的答案，于是认为二人才能不相上下。但庞涓深知孙膑才能远胜于自己，于是设计陷害孙膑私通齐国，将孙膑处以膑刑和黥刑，事后又假装好人，治愈照顾孙膑，诱骗他写出《孙子兵法》及注解。孙膑在侍从的告知下得知真相，用装疯卖傻的方法欺骗庞涓。在淳于髡和禽滑厘的帮助下，孙膑逃奔至齐国寄居于田忌门下，庞涓以为孙膑已经投井自杀，没有追查。魏惠王命庞涓攻打赵国，夺回中山，庞涓献策直接攻打邯郸来迫使赵国割地，魏惠王于是命庞涓率兵车五百进攻赵国。赵成侯将中山国故地献给齐国，请求齐国出兵援助。齐威王命田忌为将、孙膑为军师救援赵国。战场上田忌布下“颠倒八门阵”，在孙膑的指导下，庞涓破阵失败，损失两万人。庞涓得知孙膑未死，于是连夜撤兵，齐国取得桂陵之战的胜利。邹忌嫉妒田忌、孙膑的战功，又收受了庞涓的贿赂，于是派公孙阅陷害田忌，田忌于是交出兵权、孙膑也辞去军师一职来消除齐威王的怀疑。齐威王死后，齐宣王继位，得知田忌的冤情，将二人官复原职。其余记载与《史记》基本相同。
影视形象
1988年 电视剧《奇门鬼谷》：黄日华饰演庞涓；
1994年电视剧《兵家孙膑》：白俊杰饰演庞涓；
2000年电视剧《孙子兵法与三十六计》：杨洪武饰演庞涓；
2009年电视剧《大秦帝国·裂变》：尤勇饰演庞涓
2011年电影《战国》：吴镇宇饰演庞涓。
孙膑与庞涓
孙膑和庞涓分别是齐国人和魏国人，拜师路上偶遇，并结为兄弟，同拜师鬼谷子学艺，学习兵法，孙膑和庞涓两人性格却不相同，孙膑为人善心实在，庞涓为人险恶人心狠，学艺中听到魏国正在招贤纳士，庞涓觉得机会来了，自己学的东西足可以独当一面，可以得到高官厚禄和国王的赏识。
后来发现孙膑比自己的才华高，便心生恶意，设计谋害孙膑，使得孙膑膝盖骨被挖掉，并想把兵书十三篇得到手后，便将其除掉，后被孙膑察觉，腿跑不了便用兵不厌诈之计“装疯“”忍辱负重拖延时间。
后被秦华礼等人救出魏国，赶奔齐国，后孙膑在马岭道用兵，庞涓中计，拔剑自刎，也是个罪有应得。