齐威王喜欢赛车跑马，老跟宗族里的公子们比赛，还赌挺大的输赢。田忌很有几匹好马，可是他的车马跟齐威王的车马比着跑，不是差了几尺，就是差了几丈。一场、二场、三场都是这么样。他老不敢多下注。孙膑看了一回之后，就对田忌说：“下回比赛的时候，我包你赢，只管多下点注。”田忌还不知道怎么赢法，可是他挺相信孙膑。到了比赛的时候，他对齐威王说：“每回赛马，老是我输。这回我要好好地跟大王赌个输赢。每场下注一千两金子，三场三千两，行不行？”齐威王笑着答应了他。到了比赛的那天，齐威王的赶车的驾着四匹马出来。孙膑就叫田忌的赶车的出去比赛。头一场跑下来，田忌的车马和齐威王的车马差得很远。田忌输了一千两金子。齐威王哈哈大笑。田忌说：“还有两场呐！”接着第二场跑下来，田忌赢了。第三场，齐威王又输了。末了，田忌还赢了一千两金子。齐威王真有点不明白怎么会连输两场。田忌就禀告说：“今天我赢了，并不是我的马好，这全是孙先生的计策好。”齐威王说：“这还有什么计策吗？”田忌说：“孙先生让我先把三等马跟大王的头等马比赛，头一场我当然输了。可是第二场，我的头等马跟大王的二等马比，第三场我的二等马跟大王的三等马比，这后两场我就全赢了。”齐威王赞叹着说：“从这种小事上就能看出孙先生的才能来了。”打这儿起，齐威王更加尊敬孙膑。
公元前353年（周显王16年，魏惠王18年，齐威王26年，秦孝公9年），魏惠王派庞涓进攻赵国，围住了邯郸。赵国的国君赵成侯派使者上齐国去求救，情愿把中山送给齐国作为谢礼。齐威王知道孙膑的才能，要派他为大将去救赵国。孙膑推辞说：“不行。我是个带残疾的罪人，当了大将给敌人笑话。大王还是请田大夫为大将吧。”齐威王同意孙膑的话，拜田忌为大将，孙膑为军师，发兵去救赵国。孙膑对田忌说：“眼下魏国的兵马已经把邯郸围上了，赵国的将士又不是庞涓的对手，咱们去救邯郸已经晚了。咱们不如在半道上等着，就说去打襄陵[魏国地名，在河南省睢县西]。庞涓听到，准得往回跑。咱们迎头痛揍他一顿，准能把他打败。”田忌就按着他的计策做去。