段干朋的这番谋划，完全符合齐国统治集团的根本利益，因此为齐威王所欣然采纳。齐威王决定以部分军队联合宋、卫南攻襄陵，主力暂时按兵不动，静观事态发展，准备伺机出动，以求一举成功。 

当时魏国的扩张，也引起楚国的敌视。因此，楚宣王便乘魏国出兵攻赵、后方空虚的时倏，派遣将军景舍率领部队向魏国南部的睢、濊地区进攻。而西边的秦国也不甘寂寞，发兵先后攻打魏国的少梁、安邑等要地。这样，魏国实际上已处于四面作战的困难境地。幸亏它实力十分雄厚，主将庞涓又决心破赵，不为其他战场的局势所动摇，因而一直勉力维持着邯郸方面的主攻局面。 

魏国以主力攻赵，两军相持一年有余。当邯郸形势危在旦夕，赵魏两国均已非常疲惫之时，齐威王认为出兵与魏军决战的时机已经成熟，于是就正式任命田忌为主将，孙膑为军师，统率齐军主力救援赵国。 

田忌计划直奔邯郸，同魏军主力交战，以解救赵围。孙膑不赞成这种硬碰硬的战法，提出了“批亢捣虚”、“疾走大梁”的正确策略。他说：要解开乱成一团的丝线，不能用手硬拉硬扯；要排解别人的聚殴，自己不能直接参加进去打。派兵解围的道理也复如此，不能以硬碰硬，而应该采取“批亢捣虚”的办法，就是撇开强点，攻击弱点，避实击虚，冲其要害，使敌人感到形势不利，出现后顾之忧，自然也就解围了。孙膑进而分析道：现在魏、赵相攻经年，魏军的精锐部队悉在赵国，留在自己国内的是一些老弱残兵。根据这一情况，他建议田忌应该迅速向魏国的都城大梁进军，切断魏国的交通要道，攻击它防备空虚的地方。他认为这样一来，魏军必然被迫回师自救，齐军可以一举而解救赵国之围，同时又能使魏军疲惫于路，便于最终击败它。　　田忌虚心采纳了孙膑这一“批亢捣虚”的作战建议，统率齐军主力迅速向魏国国都大梁挺进。大梁是魏国的政治、经济、文化中心，此时处于危急之中，魏军不得不以少数兵力控制历尽艰难刚刚攻克的邯郸，而由庞涓率主力急忙回救大梁。这时候，齐军已将桂陵（今山东菏泽东北一带）作为预定的作战区域，迎击魏军于归途。魏军由于长期攻赵，兵力消耗很大，加以长途跋涉急行军，士卒疲惫不堪，面对占有先机之利、休整良好、士气旺盛的齐军的截击，顿时彻底陷入了被动挨打的困境，终于遭受到一次严重的失败。其已经占据的邯郸等赵地，至此也就得而复失了。 

战国中期，魏国的实力要胜过齐国一筹，其军队也比齐军来得强大，所以荀子说过：“齐之技击不可遇魏之武卒”，然而齐军终竟在桂陵之战中重创了魏军。原因无他，就是齐国战略方针的正确和孙膑作战指挥艺术的高明。在战略上，齐国适宜地表示了救赵的意向，从而使赵国坚定了抵抗魏军的决心，拖住了魏军；及时对次要的襄陵方向实施佯攻，使魏军陷入多线作战的被动处境；正确把握住魏、赵双方精疲力竭的有利时机，果断出击。在作战指挥方面，孙膑能够正确分析敌我情势，选择适宜的作战方向，进攻敌人既是要害又呈空虚的国都大梁，迫使魏军回师救援，然后以逸待劳，乘隙打了一个漂亮的阻击战，一举而胜之，自始至终都牢牢掌握住主动权。另外，主将田忌虚心听取意见，从善如流，也为孙膑实施高明作战指挥，夺取胜利提供了必要的前提。至于魏军的失败，也在于战略上未能掌握诸侯列国的动向，长期顿兵坚城，造成将士疲惫，后方空虚，加上作战指挥上消极被动，让对手牵着鼻子走，终于遭到挨打失败的命运。 

魏军虽在桂陵之战中严重失利，但是并未因此而一蹶不振，而仍具有蔚为可观的实力。到了公元前342年，它又穷兵黩武，发兵攻打比它弱小的兄弟之邦——韩国。韩国自然不是魏的对手，危急中遣使奉书向齐国求救。齐威王一如当年那样，召集大臣商议此事。邹忌依然充当反对派，不主张出兵，而田忌则主张发兵救韩。齐威王征求孙膑的意见，孙膑便侃侃谈了自己的看法：既不同意不救，也不赞成早救，而是主张“深结韩之亲，而晚承魏之弊”。即首先向韩表示必定出兵相救，促使韩国竭力抗魏。当韩处于危亡之际，再发兵救援，从而“尊名”“重利”一举两得。他的这一计策为齐威王所接受。