齐国使者到大梁来，孙膑以 的身份秘密拜见，劝说齐国使者。齐国使者觉得此人是个奇人，就偷偷地把他载回齐国。齐国将军田忌非常赏识他，并且待如上宾。田忌经常与齐国众公子赛马，设重金赌注。孙膑发现他们的马脚力都差不多，马分为上、中、下三等，于是对田忌说:"您只管下大赌注，我能让您取胜。"
田忌相信并答应了他，与齐王和各位公子用千金来赌注。比赛即将开始，孙膑说:"现在用您的下等马对付他们的上等马，用您的上等马对付他们的中等马，用您的中等马对付他们的下等马。"三场比赛结束后，田忌一场败而两场胜，最终赢得齐王的千金赌注。因此田忌把孙膑推荐给齐威王。齐威王向他请教了兵法，封他为军师。
但是，教科书上的故事却是不完整的，学生既不了解一个人的生平过往，也不清楚一个人的历史定位。直到现在，仍有人认为田忌只是一个聪明人，毕竟他赛马巧胜齐威王。不过大家有没有想过，齐威王为何要刁难田忌？田忌为何敢当众赢过齐威王？历史上真正的田忌，究竟怎样的一个人？田忌是战国初期的大将军，一生勇猛善战，知人善任，宽宏大量，是齐国的中流砥柱，为齐国成为做出过巨大的贡献，后代的史学家都对田忌的评价很高，认为如果没有他，齐国的称霸事业不会这么顺利。
长篇历史小说《东周列国志》中，田忌在第八十八回《孙膑佯狂脱祸 庞涓兵败桂陵》中登场，孙膑在被同名庞涓陷害，不得已装疯卖傻。在 和禽滑厘的帮助下，孙膑逃奔至齐国寄居于田忌门下，庞涓以为孙膑已经投井自杀，没有追查。魏惠王命庞涓攻打赵国，夺回中山，庞涓献策直接攻打邯郸来迫使赵国割地，魏惠王于是命庞涓率兵车五百进攻赵国。
赵成侯将中山国故地献给齐国，请求齐国出兵援助。齐威王命田忌为将、孙膑为军师救援赵国。战场上田忌布下"颠倒八门阵"，在孙膑的指导下，庞涓破阵失败，损失两万人。庞涓得知孙膑未死，于是连夜撤兵，齐国取得桂陵之战的胜利。邹忌嫉妒田忌、孙膑的战功，又收受了庞涓的贿赂，于是派公孙越陷害田忌，田忌于是交出兵权、孙膑也辞去军师一职来消除齐威王的怀疑。齐威王死后，齐宣王继位，得知田忌的冤情，将二人官复原职。其余记载于《 》基本相同。