孙膑曾与庞涓为同窗，庞涓后来出仕魏国，他认为自己的才能比不上孙膑，于是暗地派人将孙膑请到魏国加以监视。孙膑到魏国后，庞涓捏造罪名将孙膑处以膑刑和黥刑，砍去了孙膑的双足并在他脸上刺字，想使他埋没于世不为人知。齐国使者觉得孙膑不同凡响，于是偷偷地用车将他载回齐国。
田忌经常与齐国诸公子赛马，设重金作为赌注。孙膑发现比赛的马脚力都差不多，可分为上、中、下三等，于是建议田忌加大赌注，并且向他保证必能取胜。孙膑在“田忌赛马”故事中所采用的方法，被视为“策对论”的最早运用。
孙膑的军事思想主要集中于《孙膑兵法》。在战争观方面，孙膑主张重视、慎重地对待战争。他强调战争是国家政治生活中解决问题的一种重要手段，只有以强有力的武力作为保障，才能够使国家安定、富强。但是他反对穷兵黩武，指出作战胜利能够挽救濒临灭亡的国家但战败也同样会失去土地、危害社稷，一味好战必然会灭亡，自取其辱，所以必须慎重地对待战争，不可不用也不可滥用。孙膑主张积极地做好战争的准备工作来获得胜利，这样才能做到以战争抑制战争。他指出政治和经济条件是决定战争胜负的基础，“强兵”必先“富国”，只有具备强有力的政治和经济作为后盾才能做到“事备而后动”。他又指出民心军心是取得战争胜利的决定性因素，所以战争必须顺应民心军心，要做到“得众”、“取众”。
战争认识论方面，孙膑提出将领要知“道”，“道”就是战争的规律。孙膑认为作战时人众、粮多、武器精良等因素都不足以保证取胜，只有掌握了战争的规律，了解敌我双方情况，指挥得当，才能保证取胜。为此他专门阐述了积疏、盈虚、径行、疾徐、众寡、佚劳六对相互对立又相互转化的矛盾，还对“奇正”进行了深层次的分析，认为将领只有真正认识到这些矛盾的作用，把握了这些矛盾的转化规律，才能利用微妙的变化出奇制胜。
战略思想方面，孙膑强调“必攻不守”。在敌众我寡、敌强我弱的情况下，积极主动地进攻敌人防守的薄弱环节，不仅能够有效地歼灭敌人的有生力量，而且能够转换攻守形势，掌握战争的主动权。战术方面，孙膑提出“因势”、“造势”的思想。充分利用敌我双方的条件，造成有利于我的态势，以扭转敌众我寡的不利形势。
在具体的战术方面，孙膑对阵法进行了专门论述，进而分析了攻击各种战阵的对策。他还专门论述了攻城的问题，把处在不同地形的城分为难攻的雄城和易攻的牝城两类，论述了当时攻城的策略与技术。
在军队建设、管理方面，首先，他对君主和将领的关系进行了分析。将领必须忠于君主，君主不应该干涉将领的具体军务，将领要有独立的军事指挥权。其次，他对将领的素质进行了较多的论述。将领应当具备义、仁、德、信、智五个要素，他还分析了能够致使将帅作战失败的品德缺陷。最后，他就管理队伍的问题进行了论述，可以概括为任用贤能、严明纪律、奖惩公平、赏罚及时。
但是孙膑的军事思想也有其阶级和时代的局限性。他对战争的性质分辨不清，把士兵纯粹当作被驱使的工具，有些战略战术的表述过于简单片面，有时还夹杂着迷信观念，这也是应当指出的。
鲁仲连：“食人炊骨，士无反北之心，是孙膑、吴起之兵也。”
贾谊：“吴起、孙膑、带佗、倪良、王廖、田忌、廉颇、赵奢之伦制其兵。”
司马迁：“古者富贵而名磨灭，不可胜记，唯m傥非常之人称焉……孙子膑脚，《兵法》修列。”“世俗所称师旅，皆道孙子十三篇，吴起兵法，世多有，故弗论，论其行事所施设者。语曰：‘能行之者未必能言，能言之者未必能行。’孙子筹策庞涓明矣，然不能蚤救患於被刑。吴起说武侯以形势不如德，然行之於楚，以刻暴少恩亡其躯。悲夫！”
刘向：“卒至苏秦、商鞅、孙膑、吴起、李斯之徒以亡其身，而诸侯及秦用之，亦灭其国。”
班固：“当时吴有孙武，齐有孙膑，魏有吴起，秦有商鞅，皆擒敌立胜，垂著篇籍。”“孙、吴、商、白之徒，皆身诛戮于前，而国灭亡于后。报应之势，各以类至，其道然矣。颜师古注：孙武、孙膑、吴起、商秧、白起也。”
孔融：“不能止人遂为非也，适足绝人还为善耳。虽忠如鬻拳，信如卞和，智如孙膑，冤如巷伯，才如史迁，达如子政，一离刀锯，没世不齿。”
葛洪：“孙膑思骋其秘略，而司马刖之。”
司马贞：“其孙膑脚，筹策庞涓。”
周昙：“曾嫌胜己害贤人，钻火明知速自焚。断足尔能行不足，逢君谁肯不酬君。”
曾巩：“战国之游士则不然。不知道之可信，而乐于说之易合。其设心，注意，偷为一切之计而已。故论诈之便而讳其败，言战之善而蔽其患。其相率而为之者，莫不有利焉，而不胜其害也；有得焉，而不胜其失也。卒至苏秦、商鞅、孙膑、吴起、李斯之徒，以亡其身；而诸侯及秦用之者，亦灭其国。其为世之大祸明矣；而俗犹莫之寤也。”
徐钧：“百年家学妙兵机，知彼犹怜己未知。绝爱奇功成砍树，何缘卫足不知葵。”
陈元靓：“孙子知兵，翻为盗憎。膑足口行冤，坐筹运能。救赵存韩，军振威棱。削诸丑类，夫差马陵。功镂鼎彝，书揆缄藤。龙豹之韬，何愧典刑。”
《幼学琼林》：“孙膑吴起，将略堪夸；穰苴尉缭，兵机莫测。”
黄道周：“孙膑学艺，才高被忌。刖足致伤，黥刑使废。谁知载归，反为齐利。救赵趋梁，已夺其气。减灶诱之，自奔速毙。万弩马陵，岂容回避。竖子成名，是谁之意？”
*** ：“攻魏救赵，因败魏军，千古高手。”
唐朝建中三年（公元782年），礼仪使颜真卿向唐德宗建议，追封古代名将六十四人，并为他们设庙享奠，当中就包括“齐将孙膑”。同时代被列入庙享名单的只有：田单、赵奢、廉颇、李牧、王翦而已。
及至宋代宣和五年，宋室依照唐代惯例，为古代名将设庙，七十二位名将中亦包括孙膑。在北宋年间成书的《十七史百将传》中，孙膑亦位列其中。
孙膑墓位于山东省菏泽市鄄城县箕山镇孙花园村东北500米的向阳河东岸。
孙膑晚年辞官回归故里，在月厌河畔建一花园著书立说。当时，齐王经常派员到此探视孙膑这位曾一度为齐国建立了卓越功勋的一代兵师，并在花园东北建起了供官员歇宿的驿馆。孙膑辞世后，葬于花园东北侧驿馆前，前往祭奠的官员和百姓络绎不绝。久而久之，此处成为圣地，日渐繁华，驿馆进而发展成为驿城。后来，佛教传入中国，此处便又建起一座驿城寺。
1990年，在此地出土了明嘉靖三十七年（1558年）重修亿城寺的墓碑一块，上刻有“膑墓址深邃”，经考证确定孙膑墓址在此。经孙氏族人重建，孙膑墓占地600平方米，其中墓丘直径4米，封土高3米，立有县级重点文物保护单位石碑。
孙膑拳是广布于山东省境内的一种外家拳术，始创于晚清时期，由于习练者多穿长袖衣服，人称“长袖拳”；又因打拳时动作开合张显，又称之为“大架拳”。但孙膑拳是否为孙膑所创所传，已无从考证。2011年，孙膑拳被列为第三批中国国家级非物质文化遗产。
孙膑是战国时期齐国著名的军事家，以“孙膑赛马”和“围魏救赵”闻名全国，特别是他和同学庞涓之间的恩怨纠葛，更因为《孙庞斗智演义》的流传而为老百姓所津津乐道，有五个行业尊孙膑为祖神。
第一是制靴业、制鞋业神。传说孙膑被庞涓暗害后，为保护被削去髌骨的伤腿，用兽皮制成有史以来第一双过膝皮靴，后世的靴匠于是把孙膑尊为制靴业神。还有一个传说是孙膑一日下山，遇上一个被毒蛇咬伤的樵夫。为了不让蛇毒攻心，孙膑一剑把樵夫的双脚砍了。樵夫一见脚没了，很不愿意。孙膑于是把自己的双脚砍下来，安在樵夫身上。孙膑没脚了，叫樵夫把鞋脱下来安在自己脚上。樵夫忘了问孙膑的大名和住处，回到家被妻子、孩子埋怨。樵夫的妻子说：“为了报答恩人，我们多做几双鞋子送去，免得他鞋磨破了又要受罪。”于是樵夫拿着鞋子到处打听。后来，樵夫找不到孙膑，就把鞋子送给人们穿，以此来了却自己的感恩之情。樵夫夫妻俩一直不停地做鞋、送鞋，天长日久穿了他家做的鞋的人常送些钱粮来，然后有人在他们的影响下也帮着为别人做鞋，于是鞋匠这一行当就兴起来了。后来，鞋匠们知道了孙膑救樵夫的事，就把他敬奉为鞋匠的祖神，称孙祖、孙膑老师、孙膑神师、孙膑真人。鞋匠们一般农历十月初一祭祀祖师，感谢祖师传艺后代。鞋匠的徒弟们在祭祀祖师后，向师傅献鞋，请求师傅指点。旧时北京鞋靴业者还在正月二十八在前门外同兴堂饭庄，举行祭祀孙膑的活动和宴会。
第二是皮革业神。传说孙膑被庞涓挖膝之后，只好跪步行走，这样要用皮张裹缠膝部。因为带毛的原皮非常硬，磨得膝部非常疼，他就将皮子去毛并使其柔软，用起来舒服，缝制也方便。从此便出现了皮革业，而孙膑也成了这个行业的始祖。旧时每年农历九月十三日,南京的皮匠们都要聚会为孙膑祖师爷举行祭祀活动；今云南丽江古城附近束河古镇的“三圣宫”楼阁，至今还供奉着皮匠祖师孙膑的塑像。
第三是烧炭业神。传说很早以前，有一年冬天，鬼谷子命令两个徒弟孙膑、庞涓去找 “无烟柴”。 孙膑决心一定要找到“无烟柴”，而庞涓却为人十分狡诈，借故不去找。孙膑找了好多天没找到，忽然飞来一群乌鸦，一边飞，一边“哇哟”、“哇哟”地叫着。孙膑一听， “哇哟”、“哇哟”不就是“挖窑烧炭”吗？于是他挖了个土窑，又在山上砍了一些木头砍成一段一段的，装入窑中。点火后，几天功夫，就把一窑木炭烧成了。他用火点燃一试，果然没烟。“无烟柴”找到了。鬼谷子对孙膑十分满意，而庞涓对孙膑也就更加忌恨了。从此，人们把孙膑尊为烧炭业的祖神。
第四，豆腐业神。传说鬼谷子为考验孙膑、庞涓，假装生了病。孙膑为让老师吃点有营养的东西，就磨了豆浆。正巧他晾的盐，被露水化成盐水流进了豆浆，豆浆就成了豆腐（还有一个传说是庞涓往豆浆里洒了泡尿）。鬼谷子吃完豆腐后，夸奖了孙膑，要求孙膑再做点。庞涓十分嫉妒孙膑，偷偷的往盐水里加了点石膏水，没想到也成了豆腐。从此以后，人们就把孙膑和庞涓供奉为豆腐业的祖师爷和保护神。
第五是泥塑业神。无锡惠山泥塑从业者，从很早就供奉孙膑为本行业祖神。传说孙膑曾流落吴地以做泥人为生；后来孙膑出任齐国军师，以泥人、泥马布阵，破了庞涓的“五雷阵”。再后来，惠山人把孙膑捏泥人的技艺继承了下来，从此惠山泥人声名远扬。
在第八十八回《孙膑佯狂脱祸 庞涓兵败桂陵》中，魏惠王想要试探孙膑的才能，命孙庞二人演练阵法。其余记载与《史记》基本相同。
明末清初的吴门啸客所著历史小说《孙庞斗志演义》。