孙膑受刑后，很快反应过来这是庞涓搞得鬼，总算是明白了人心险恶。颓废了好一阵子，孙膑重新振作，他不甘心接受一个贱民的命运。有次齐国派人出使到魏国，孙膑偷偷找到了齐国使者，请求他帮自己逃离魏国。经过一番交谈后，齐国使者觉得孙膑有经世之才，很是佩服，就冒着风险帮助孙膑逃脱。
孙膑逃走后，回到了出生地齐国，投靠到名将田忌门下，当时的齐国君主是齐威王，田齐四代目。
田忌眼光很好，收留了落魄的孙膑当门客，不过一开始孙膑就是帮着田忌打杂，没什么事业。田忌平时喜欢参与赛马活动，还花钱下注。在一次赛马活动里，孙膑稍微研究了一番，发现根据马的速度可以分为上中下三等，心生一计，便和田忌说：“大人来玩把大的吧，包您通吃全场。”“哦吼，怎么个玩法？”田忌来了兴趣。
“你选个上中下三种马，去和齐威王的上中下马比试，三场定胜负。”
“你傻的吗，王家的马当然比我的厉害，怎么比得过？”
“您用下等马对齐威王的上等马，用上等马对他的中等马，再用中等对他的下等马。记得重注，包您大赚。”
田忌听后就找齐威王组织了比赛，以重金为赌注，齐威王觉得田忌不自量力，来给自己送钱了。比赛马上开始了，第一回合，田忌的下等马被齐威王的上等马拉出大段距离，比分1比0。齐威王笑道：“哈哈爱卿真好，特意送点零花钱给寡人花。”第二回合，齐威王笑不出来了，田忌的上等马跑在了齐威王的中等马前头，比分扳平，1比1。第三回合，不出意外，田忌的中等马跑赢了齐威王的下等马，比分反超，1比2，田忌获胜，赢了齐威王的钱。
齐威王输得稀里糊涂的，问田忌：“你的马儿吃药了么，怎么跑得这么快？”田忌说：“不是马儿跑的快，这是我门客孙膑的计谋。”田忌把孙膑的计策告诉了齐威王，齐威王觉得孙膑是个神人，就把他召入宫内向他请教兵法。
齐威王上来就问行军作战的方法，他问孙膑：“如果两军起鼓相当，谁也不敢先动手，该怎么办？”孙膑回答：“先派少量兵力前去试探，一定要隐蔽，攻击敌方的侧翼，吸引火力，大部分再趁势集中发动攻击。”
“我方兵力比对方多的时候呢？”齐威王又问。孙膑拍了下马屁：“这是英明君王才会问的问题，说明非常谨慎。在我方兵多的情况下，可以故意弄乱我方军队，让对手觉得有战胜的希望，引诱敌方交战。”