齐国阿(今山东阳谷东北)、鄄(今鄄城北)一带人。
主要活动于齐威王时期。早年曾与庞涓师从鬼谷子习兵法。庞涓出任魏将后，妒孙膑之才而将其骗至魏，施以膑刑(割去膝盖骨)，因有孙膑之称。后逃往齐国，为田忌门客，助田忌赛马获胜，被荐给齐威王。时威王正图与魏相争，为此广揽贤才，器重孙膑的军事才能，任之为军师。
周显王十五年(公元前354)，魏惠王因赵攻魏属国卫而命庞涓率军围赵都邯郸(今属河北)。次年，赵求救于齐，齐出兵8万救赵。孙膑以己初至齐国，尚无威望，且防庞涓警觉，仅以军师身分坐镇指挥。针对魏强兵在外，魏都大梁(今河南开封)防务空虚，采取"批亢捣虚"、攻其必救的战法，率军先攻平陵(今山东定陶东北)，示敌以弱，尔后直奔大梁，逼使庞涓仓促回救，而在其回军必经之途桂陵(今河南长垣西北)截击，大败魏军，擒(一说"擒"为制服、战胜)庞涓(见桂陵之战)。
二十七年，魏又因韩联络齐、宋，不赴逢泽(今开封南)之会而攻韩，韩求救于齐。齐再度以田肦(一说田忌)、孙膑率军救韩，仍以攻其必救之法直扑魏都大梁，待庞涓撤围，即还师回齐。然魏军