内防务空虚，直趋大梁，迫使魏军回师自救，并于归途截击，以达到既援救赵又打击魏的目的。田忌采纳孙膑围魏救赵的计谋，以一部兵力南下，联合宋、卫军围攻位于大梁东南的魏邑襄陵，显示齐军已攻魏救赵，坚定赵国抗魏的决心；主力则进至大梁东面的军事重镇平陵附近。由于平陵本不易攻取，且齐军有粮道被断绝的危险，魏军因此产生齐军指挥无能的错觉，齐军由此成功隐蔽了尔后进军大梁的企图。
齐军将主力隐蔽，派不懂军事的齐城、高唐二都邑大夫率师一部攻平陵城，结果兵败战死，更使庞涓认为齐军战斗力弱，不以为虑。等到邯郸城破，魏军也实力大损。田忌、孙膑就派轻车锐卒直扑大梁城郊，主力则分路跟进，造成兵力单薄的假象，庞涓果然中计，撤离邯郸。田忌、孙膑判定魏军回师必经桂陵，即率主力先期到达该地。魏军进至桂陵，突遭齐军截击，仓皇应战，终致惨败，庞涓被擒。
孙膑
魏的失败，就是齐国战略方针的正确和孙膑作战指挥的高时。在战略上，抓住有利时机：在作战指挥方面，能正确分析敌强我弱的局面，选择适宜的作战方法，进攻敌人的要害又是空虚的大梁，然后以逸待劳，乘机打了一个漂亮的袭击战。另外田忌虚心听取意见。