成侯邹忌（当其时任齐国相国）一向与田忌不和。马陵之战后，孙膑对田忌说：“将军有意做一番大事吗？”田忌不知所以。孙膑说：“将军最好不要解除武装返回齐国，而是让那些疲惫老弱的士兵来把守住主地（今山东省淄博市西南）。主地的道路狭窄，车辆只能依次通行，碰撞摩擦而过。如果让那些疲惫老弱的士兵把守住主地，定能以一当十，以十当百，以百当千。然后将军背靠泰山，左有济水，右有高唐，辎重可直达高宛（今山东省桓台县境内），只需轻车战马就可以直冲齐国首都临淄的雍门。如此，齐国的大权就可以由将军掌握决定了，那时候邹忌必定出逃，否则将军有可能不能安全的返回齐国。”但田忌没有听从孙膑的劝告。
后来邹忌派公孙阅令人携带重金招摇过市，找人占卜，自我介绍道：“我是田忌将军的臣属，如今将军三战三胜，名震天下，现在欲图大事，麻烦你占卜一下，看看吉凶如何？”卜卦的人刚走，公孙阅就派人逮捕占卜的人，在齐威王面前验证这番话。田忌闻讯后大为恐慌，被迫出奔至楚国，后被楚宣王封于江南（今长江以南的地区）。
（这典故的源头出自《战国策?齐策一》：
成侯邹忌为齐相，田忌为将，不相说。公孙闬谓邹忌曰：“共何不为王谋伐魏？胜，则是君之谋也，君可以有功；战不胜，田忌不进，战而不死，曲挠而诛。”邹忌以为然，乃说王而使田忌伐魏。
田忌三战三胜，邹忌以告公孙闬，公孙闬乃使人操十金而往卜于市，曰：“我田忌之人也，吾三战而三胜，声威天下，欲为大事，亦吉否？”卜者出，因令人捕为人卜者，亦验其辞于王前。田忌遂走。）
孙膑这时也随田忌来到楚国，有可能一起去了田忌在江南的封地，与弟子潜心著述。《孙膑兵法》的大部分篇章，可能是在楚国完成的。齐宣王继位后得知田忌被陷害，将田忌召回国内官复原职，而孙膑也于此时返回齐国。
《太平御览》记载孙膑曾为齐宣王献上收服燕、赵两国来对抗秦国的计策。后孙膑返回故地乐安颐养天年。辞官隐居后的孙膑开始著书和教学，结合理论与实践，整理出《孙膑兵法十六篇》传世。
而《孙膑兵法》很有可能是因为在宋朝时期已经全部失传，故而在银雀山汉墓的相应竹简出土的时候，被认为其很有可能是伪书甚至是《汉书》流传下来的无中生有的典籍。
但是，出土的《孙膑兵法》因为年岁久远，其竹简上的刻字很多被岁月侵蚀而含糊不明。
而以下是部分《孙膑兵法》的内容：
《见威王》：
孙子见威王，曰：「夫兵者，非士恒埶（势）也。此先王之傅道也。战胜，则所以在亡国而继绝世也；战不胜，则所以削地而危社稷也。是故，兵者不可不察。然夫乐兵者亡，而利胜者辱。兵非所乐也，而胜非所利也，事备而後动。故城小而守固者，有委也；卒寡而兵强者，有义也。夫守而无委，战而无义，天下无能以固且强者。尧有天下之时，诎（黜）王命而弗行者七，夷有二，中国有四，故尧伐负海之国而後北方民得不苛，伐共工而後兵寑（寝）而不起，施（弛）而不用。其间数年，尧身衰而治屈，胥天下而传舜。舜击讙收（兜），方（放）之宗（崇）；击归（鲧），方（放）之羽；击三苗，放之危；亡有户（扈）是（氏）中国。有苗民存，蜀（独）为弘。舜身衰而治屈，胥天下而传之禹。禹凿孟门而通大夏，斩八林而焚九□。西面而并（屏）三苗，□□……素佚而至（致）利也。战胜而强立，故天下服矣。
昔者，神戎（农）战斧遂，黄帝战蜀禄，尧伐共工，舜伐劂管，汤汸（放）桀，武王伐纣；帝奄反，故周公浅之。故曰：德不若五帝，而能不及三王，知（智）不若周公，曰：我将欲责（积）仁义，式礼乐，垂衣常（裳），以禁争挩（夺）。此尧舜非弗欲也，不可得，故举兵绳之。」
《擒庞涓》：
昔者，粱（梁）君将攻邯郸，使将军庞涓带甲八万至於茬丘。齐君闻之，使将军忌子带甲八万至……竟（境）。庞子攻卫〔都帝丘〕，将军忌〔子〕……□卫□□救与……救卫是失令。」田忌曰：「若不救卫，将何为？」孙子曰：「请南攻平陵。平陵，其城小而县大，人众甲兵盛，东阳战邑，难攻也；吾将示之疑。吾攻平陵，南有宋，北有卫，当涂（途）有市丘，是吾粮涂（途）绝也；吾将示之不智（知）事。」於是徙舍而走平陵。……陵，忌子召孙子而问曰：「事将何为？」孙子曰：「都大夫熟（孰）为不识事？」曰：「齐城、高唐。」孙子曰：「请取所……二大夫□以□□□臧□□都横卷四达环涂（途），□横卷所□阵也。环涂（途）[车皮]（披）甲之所处也。吾末甲劲，本甲不断。环涂（途）击柀其後，二大夫可杀也。」於是段齐城、高唐为两，直将蚁附平陵。挟[绁]、环涂（途）夹击其後，齐城、高唐当术而大败。将军忌子召孙子问曰：「吾攻平陵不得，而亡齐城、高唐，当术而厥（蹶）。事将何为？」孙子曰：「请遣轻车西驰粱（梁）郊，以怒其气。分卒而从（纵）之，示之寡。」於是为之。庞子果弃其辎重