孙膑得知庞涓轻骑追击的情报，高兴地对众人说：“庞涓的末日到了！”这时，齐军正好来到一个叫马陵道的地方。马陵道处于两座高山之间，树多林密，山势险要，中间只有一条狭窄的小路可走，是一个伏击歼敌的好战场。孙膑传令：就地伐树，将小路堵塞；另挑选路旁的一棵大树，刮去一段树皮，在树干上面写道：“庞涓死于此树之下！”几个大字。随后，命令一万弓箭手埋伏在两边密林中，吩咐他们夜里只要看见树边出现火光，就一齐放箭。说话间已到傍晚，庞涓率领魏军骑兵追到马陵道，听说前面的道路被树木堵塞，庞涓忙上前察看。朦胧间他见路旁有一大树，白茬上隐约有字，遂命人点起火把。当庞涓看清树上“庞涓死于此树之下！”的那一行字时，大吃一惊，知道中计。他急令魏军后退，但为时已晚。埋伏在山林中的齐军万箭齐发，猝不及防的魏军死伤无数，乱成一团。庞涓身负重伤，知道败局已定，拔出佩剑自杀了。齐军乘胜追杀，将魏军的后续部队一气打垮，连魏太子都给俘虏了。马陵大捷后，孙膑名声大振。

但时任齐国相国的邹忌，曾多次讽谏齐威王。齐对魏两次大战之前，他都坚决反对出兵。待田忌、孙膑凯旋之时，他心中非常疾妒。随着孙膑、田忌威望的提高，邹忌担心自己的相位不稳，因此欲除掉田忌、孙膑而后快。可能因为孙膑是个残疾人，同邹忌争夺相位的可能性不大，所以邹忌将目标首先对准了风头甚劲的田忌。马陵之战结束不久，邹忌便找来亲信谋划如何除掉田忌，诬告田忌谋反。齐威王本来就对田忌手握重兵心有疑惧，听了邹忌的话，遂相信田忌有谋反的意图。而这时田忌正率兵在外，于是齐威王遣使召田忌回临淄，准备等田忌回到临淄后再审问此事。

孙膑此时也在田忌军中。他对齐国的政局及邹忌、田忌之间的矛盾洞若观火，及见齐威王无缘无故忽然派人来召田忌回临淄，感觉齐威王一定是听信了邹忌的谄言，认为田忌如果回到临淄，将凶多吉少。田忌在孙膑最艰难的时候曾助其一臂之力，而且长期以来，二人合作得非常好，孙膑实在不忍田忌自投罗网，乃提醒田忌说，齐王一定听信了邹忌的谄言，千万不要自己贸然回临淄。情急之下，他建议田忌率军回临淄驱逐邹忌，说：“若是，则齐君可正，成侯邹忌可走。不然，将军不得入于齐矣。”孙膑此言，实是要田忌举兵“清君侧”。与其成为邹忌案板上的肉，不如孤注一掷，与邹忌一决高低，这样，倒还可能死中求生、反败为胜。田忌对孙膑早已佩服得五体投地，对他言听计从。他依孙膑之言，率兵攻打临淄。但邹忌也不是等闲之辈，早已作好了守城准备，田忌攻城不胜，眼见各地勤王之兵大集，只好弃军逃亡到了楚国。

而孙膑于田忌攻临淄之时就已不知去向. 传说他找了一处清静的地方，招收几个学生，总结、研究早年所学兵法知识和自己的作战经验，撰成《孙膑兵法》89篇，另附作战图4卷。打这以后，孙膑的名气传遍了各诸侯国。他写的《孙膑兵法》大概在东汉末年便已失传。1972年在山东临沂雀山西汉墓中又重新发现。有一万一千余字。

人善被人欺，马善被人骑。孙膑心太善，而遭到庞涓的陷害。但害人必害己，最后终于在孙膑面前兵败自杀。同时，孙膑对官场的争权夺利避而远之，功成身退，不辞而别，一心研究兵法，立言留给后人。乌云遮不住太阳，孙膑的才华，终于显现出来，他不仅运筹帷幄，决胜千里，打了很多大胜仗，而且总结了自己丰富的作战经验，写成兵书，惠及子孙后代。

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