（一）田忌赢马
孙膑佯狂避祸，死里逃生，终于回到齐国。一进入齐国边境的高唐（今山东高唐东），立即受到齐国大将军田忌的热烈欢迎。原来，使团还未回到国内，淳于髡便派人把孙膑推荐给了田忌。田忌是齐国德高望众的老将军，此人忠心为国，为人耿直，性格开朗，豁达大度，心地善良，深得将士爱戴。当时，田忌率军驻防高唐，长期担负着抵御赵、卫、韩入侵的重任，他身经百战，战功卓著，深受齐威王的器重和信赖。他见孙膑精通兵法，十分赏识，两人一见如故。田忌还将孙膑接到自己府上，请名医诊治，好生调养。孙膑的身体慢慢复原了，他为齐国有田忌这样的将军而高兴，也想报答知遇之恩。一到田忌有空，两人便一起讨论用兵方略，分析国际形势，思考齐国的前途和自强争霸的方略，并不时为田忌出谋划策。所以，当田忌奉调回到国都临淄（今山东淄博东北）时，也将孙膑带回国都，继续住在自己的府上。
尽管田忌待孙膑为座上宾，国事、家事都同他商量，而且言听计从、形影不离，但孙膑究竟有什么才能，大家还不清楚。孙膑也想找个机会表现自己的才能和抱负，这时机会戏剧性地来临了。当时随着战争的发展，中原地区除了自古以来盛行的车战之外，又出现了一个新的兵种——骑兵，并日益成为战场上决定性的力量。于是，赛马活动在各国都很流行。而所谓赛马，其实就是比赛驾马车，一定意义上也是军事体育。因为车战之中，驭手技术的优劣和马匹足力的好坏，对于战斗胜负有着直接的影响。在齐国，从春秋末期开始，上流社会包括国王与文臣武将在内常常以赛马取乐。作为军人，田老将军尤其热衷于赛马。
有一天，田忌回到府中，唉声叹气，愁眉不展。孙膑一问，才知道是因为赛马又输了。近一段时间以来，田忌多次与齐威王及王公大臣赛马，每次必押上重金赌输赢，但屡赌屡输，所谓乘兴而去，败兴而归。孙膑一听是这事，安慰他说：“这种小事，何足挂心，下次你带我去，或许能让你变输为赢。”到了下一次赛马时，孙膑随着田忌一道来到赛马场观战。临淄城的赛马场宽广开阔，跑道笔直，果然是训练兵马的好地方。一阵惊天动地的擂鼓声过后，赛马开始了。竞赛规则是：参赛者各出三名选手，并将自己的马分为上、中、下三等，依次参赛，连赛三场，三局两胜。结果，田忌的上等马跑不过人家的上等马，中等马跑不过人家的中等马，下等马也不是人家下等马的对手，难怪每赌必输。但孙膑也发现，其实参赛者的马，就同一等次而言，马力相差并不悬殊，只要策略得当，完全可以稳操胜券。回到府中，孙膑就胸有成竹地对田忌说：“下次你再参加赛马时，尽管将赌注下大些，我有办法包你取胜。”田忌知道孙膑足智多谋，所以主动请求要与齐威王赛马，下赌注千金。这件事很快在临淄城传开了。
到了比赛当天，整个临淄城万人空巷，赛马场上旌旗招展，人头攒动，观者如云，战马嘶鸣，因为大家听说田忌下了千金赌注同齐威王赛马，都想看看这场豪赌到底谁胜谁负。满朝文武也都来凑热闹。比赛马上要开始了，孙膑才对田忌面授机宜：请用您的下等马去同国君的上等马比赛，先输一场。再用您的上等马同他的中等马比赛，这样可以扳回一局，最后用您的中等马去迎战他的下等马，这样就可以多胜一局，实现三场两胜。田忌依计而行，果然赢得了比赛。齐威王觉得蹊跷，他怎么也想不明白，双方的驭手、赛马、马车都没有变化，以前自己每赛必赢，怎么这次就输了呢？于是派人将兴高采烈的田忌叫来，要问个究竟。田忌笑逐颜开地对齐威王解释说：“臣今天获胜，并不是马力有所增加，完全是我握有孙膑的妙策。”接着将孙膑的对策一五一十地讲了一遍。田忌趁机向齐威王郑重举荐由孙膑担任将军之职，重振齐国的军威。齐威王觉得此事虽小，却足见孙膑智慧超群，所以，尽管他没有答应田忌的请求，但还是在回到宫中后立即传令召见孙膑。
（二）君前论兵
孙膑被带到王宫后，齐威王见来者是一个双腿受过刑的残疾人，并不觉得孙膑有多大能耐，也没把孙膑当回事。后来田忌一介绍，他才知道，这个孙膑来历不小，是名满天下的孙武子的后人，又是大名鼎鼎的当世高人鬼谷子的高足。于是齐威王开口问道：“今天赛马场上，先生给田将军出的主意真是太高明了，不知此种战术可有名称，它在军事上有用吗？”
孙膑回答说：“如果说名称，姑且可以叫‘对策论’。名称并不重要，关键在于运用。今天的赛马，大王与田将军的马均分为上、中、下三等，虽然大王的马略占优势，但速度相差并不多。三马相赛，总共可以有六种对策，而田将军要赢大王，只有一种对策可以取胜，那就是我今天让田将军采用的对策。其他五种对策是：一，田将军以上、中、下三等马分别对大王的上、中、下三等马，这样三赛三负；二，如果田将军以上等马对大王的上等马，以下等马对大王的中等马，以中等马对大王的下等马，就只能取得一胜两负的成绩；三，以下等马对大王的上等马，以中等马对大王的中等马，以上等马对大王的下等马，结果还是一胜两负；四，以中等马对大王的上等马，以上等马对大王的中等马，以下等马对大王的下等马，又是一胜二负；五，以中等马对大王的上等马，以下等马对大王的中等马，以上等马对大王的下等马，还是一胜二负。只有我今天建议采用的第六种方案，即以下等马对大王的上等马，以上等马对大王的中等马，以中等马对大王的下等马，才可以两胜一负。
齐威王说：“先生能举几个例子吗？”孙膑回答说：“比如，在势均力敌的情况下，就应该迷惑敌人，使其分散兵力，攻其一点，再及其余。在敌众我寡的情况下，就应该避其锐气，疲惫敌人，攻其不备，出其不意；在我众敌寡的情况下，最好故意示弱，诱敌出战，出来就打，不出来就将其包围。总之，军事上不能依赖某种固定不变的办法对付各种各样的敌人，应该见机而行，灵活指挥。”
齐威王已经开始对孙膑刮目相看了，他高兴地说：“有先生的高见，必然能战无不胜、攻无不克了。”
孙膑严肃地说：“胜利不是可以随便贪求的。要先做好战争准备，然后才能采取行动。城小而能守得牢，关键是有足够的物资储备；士兵不多而战斗力强，关键在于进行的战争是正义的。如果坚守城池而无物资储备，发动的战争是非正义的，天下谁也无法保证使其防守坚固、战斗力强大。”齐威王有些不以为然，因为稷下学宫中一些高谈阔论的所谓人才，他们经常向齐威王灌输以德服人、以仁义一统天下的理想，认为只要修德，只要实行仁政，不使用武力就可让天下归附。
孙膑见齐威王还没有理解自己的观点，于是进一步阐述道：“我的先祖孙武子曾说过：‘兵者，国之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。’的确，战争是残酷的，轻率好战会导致亡国，一味贪求胜利，为打仗而打仗，免不了受挫被辱。所以，谁也不喜欢战争。但有的人因为厌恶战争而主张以德服人、以礼服人，这就未免迂阔了。因为以德服人固然理想，但自古至今却从未实现过。从前黄帝战蚩尤、颛顼与共工争帝、商汤推翻夏桀、周武王讨伐商纣王、周公东征，无一不是用武力解决问题，靠战争手段实现了国家的统一。现在有些人，功德不如五帝，才能不及三王，智略不如周公，却要奢谈用仁义、礼乐来禁止战争，实在是天大的笑话。仁义、礼乐的办法不是不好，历代圣贤也不是不想用，而是根本行不通。尤其在当今列国争雄的时代，最终只有靠战争手段、靠正义之战才能解决问题，才能制止不义之战。所谓‘战胜而强立’，使天下归于太平。”这一番深刻独到的分析，使齐威王大受震动，也击节赞同。他感到孙膑确实不简单，开始对孙膑以“先生”相称，把他作为老师看待，说还想听听孙膑对当今形势的看法。
孙膑毫不客气地侃侃而谈，他分析说：“当今之世，列国争雄，仿佛是一个又一个相互关联的三角。以齐国来说，在西北齐与燕、赵；在西面齐与魏、赵，与魏、韩；在西南齐与魏、楚，都是大大小小的三角关系。自春秋以来，由于周天子权威丧失，列国之间为了各自的利益，弱肉强食，战火连天，在此情况下，很多诸侯国免不了国破家亡的命运。齐国要生存，要在列国中岿然立于不败之地，为今之计就只有富国强兵。而实行富国强兵的大战略，首先要对时局形势有一个正确的判断。即认清齐国发展和强盛面临的主要威胁。我认为，在今后相当长的时间里，齐国的主要敌人就是中原的霸主魏国。”至于原因，孙膑进一步阐述道：“自韩、赵、魏三家分晋以来，魏国凭其占据中原腹地的地理位置，一度成为中原霸主。此后魏国虽风光不再，但魏武侯毕竟有些战略眼光，能够励精图治，所以尚能联合赵、韩一起对外，重振霸主雄风。可是，西方的秦国不断崛起，使魏国一再丧师失地，并堵住了其西进的战略出路，所以魏国将国都迁往大梁，将东方作为战略重点。但它要实现东向拓展的战略，面临的最强大的对手就是崛起于东面的齐国。而我们齐国若想进一步开疆拓土，发展势力，称霸中原，也必然要同魏国发生碰撞。齐魏两大国的利益冲突，使两国间的战略冲突已呈必然之势。在北方，有赵、燕两个大国，使魏国向北发展了无余地；在南面，楚、韩两国军力强悍，正虎视眈眈要问鼎中原。这六个大国形成了对魏国的战略围堵，但魏国这头猛虎是决不会甘心受困的，一定会向东方寻找出路。如此，齐、魏之间势必迎头相撞，决一雌雄的大战不可避免。”
听到这里，齐威王简直入迷了，他是个比较开明的君主，对于胸有良谋、言之成理的才智之士，往往慕而敬之、虚心诚恳，只要这些谋士讲得有道理，他也都能马上采用照办；即使进谏者说的不对，他也不以言罪人。见孙膑对国际形势分析得头头是道，齐威王十分敬佩，于是急切地问道：“如此说来，我们齐国该如何对付虎视眈眈的魏国呢？”
孙膑停顿了一下，然后胸有成竹地说：“现在齐国还不是强魏的对手，不仅齐国打不过魏国，其他大国如楚、秦、赵、韩、燕，哪一个也难与魏国一争高下。所以，我认为在这种战略形势下，齐国的战略要点有两个：一是抓住魏国暂时还不会同齐国摊牌的战略机遇加速自我发展，另一个就是做好联盟工作。至于如何自我发展，一定要按先祖《十三篇》中‘先为不可胜，以待敌之可胜’的教导，预先准备，等待和创造战机。至于齐军屡败于魏军，这只是暂时的。为今之计，必须切实实行精兵政策，建设一支能攻善守的‘技击’精锐之师。然后，完善防御设施，合理地进行兵力部署，做到能攻能守、攻守兼备，选练兵将提高作战指挥水平。至于联盟问题，主要是要充分利用魏国与韩、赵的矛盾，甚至要制造矛盾，使魏国不能将战略主攻方向集中在东方，而是在中原与赵、韩相互消耗，并趁机将赵、韩拉向齐国一边，成为齐国的战略盟友，对魏国釜底抽薪。因为，赵、韩两国由于魏国国都东迁，战略重心东移，也进一步感受到了魏国的压力。它们一方面慑于魏国的强大，不得不接受魏国的一些自私自利的要求；另一方面，又不甘心受魏国的控制，都在谋求独立发展。魏国与赵、韩两国的控制与反控制的矛盾不断激化，就为齐国坐收渔人之利、削弱魏国提供了契机。所以，要加大外交的力度，与赵、韩、楚、燕、秦等国搞好关系，共同对魏，即使他们不能成为齐国的同盟，也要让他们不把齐国作为共同对手。这样就使魏国有了后顾之忧，从而延缓魏国向东进攻齐国的时间，为我们齐国赢得相对好的战略环境以及自我发展的时间。”
孙膑的一番宏论，让齐威王心悦诚服、如获至宝，他不由感叹：“上天真是厚爱我齐国啊，给我送来了一位虎略龙韬的天才。”因为孙膑的一席话，更加坚定了他争霸天下的雄心，也指明了实现这一战略目标的大政方略。他已经将孙膑视为名副其实的经天纬地的将才，于是当场宣布要择吉日良辰拜孙膑为上将军。但孙膑执意不受，说自己是个受过刑的残废人，最多只能当个出谋划策的幕僚，辅佐老将军田忌为国立功。齐威王劝说再三，见孙膑心意已决，只好宣布，由孙膑担任军师，协同大将军田忌，专门负责筹划军务。这样，孙膑正式登上了战国中期的历史舞台，开始大展宏图。