桂陵之战用一句话概述就是魏攻赵，赵不敌，求救齐，齐担心魏作大，出兵打败了魏。要说赵国与魏国的恩怨，最早是在公元前386年，魏武侯出兵帮助赵国的公子朝偷袭邯郸一事。
事情的起因是赵武侯死后，公子朝与赵敬侯争夺继承人这个位置。公子朝因为争位失败，就逃到了魏国，许以好处后，魏国就出兵帮助公子朝偷袭邯郸，被赵军大败而归。同年，赵敬侯将都城从中牟迁到邯郸，将中心转向赵国南部，并出兵卫国与魏国争夺卫国的归属权，这也是双方恩怨的由来。
周烈王五年（前371年），魏武侯去世，魏惠王与弟弟公中缓（《史记》称公中缓，《竹书纪年》称公子缓）争夺王位。赵国与韩国就趁着魏国内乱之际，率军进攻魏国，并在浊泽这个地方大败魏军，包围了魏国的都城安邑。赵、韩打算把魏地一分为二分别交给魏惠王与公中缓治理，但没有谈拢，就撤退了。次年，魏国为了收复河内失地，主动进攻赵、韩两国，先是在浊阳打败了赵国，又在马陵打败了韩国。又过了数年，赵韩再次组成联军进攻魏国，被魏国击退。魏惠王在这十多年的战争中，因为东西南北四面作战，深感国力疲乏，就打算交好韩、秦、齐三国以专心对抗赵国。公元前354年，魏惠王派庞涓举兵伐赵，围攻邯郸，赵国不敌，派人向齐国求援，齐威王发兵，于是引起了齐魏两国的桂陵之战。
桂陵之战公元前354年，赵国出兵进攻卫国，攻占了漆、富丘（位置不详），以武力迫使卫国听命于赵国。魏国得知后，魏惠王随即派庞涓率军八万救卫，在三梁一带（不详）击败赵军，并乘胜追击包围了赵国都城邯郸。赵在坚决抗击的同时，派使臣分别向齐、楚求救。
当赵国使者抵达齐国后，对于救不救这个问题上，齐国内部分成了两个派系，相国邹忌主张不救，而大夫段干朋认为不救就是不义，而且对齐国还不利。因为一旦魏国吞并赵国以后，对齐国没什么好处，反而有可能会让齐国陷入麻烦。最终，齐威王听从了大夫段干朋的分析，决定出兵援救齐国。
但说是出兵救援，但段干朋却主张不应该过早出兵，应该先向南进攻魏国的襄陵，既能牵制部分魏军，减轻邯郸方面的压力，又能使邯郸守军坚定抵抗的信心，这样就可以最大限度的消耗赵国与魏国的实力，等到双方筋疲力尽时再出动主力进攻魏国。楚国与齐国的想法一致，但楚国的行动更加迟缓，对这次战争的影响不大。
赵成侯得知齐、楚两国答应出兵相助后，全力坚守邯郸，直到公元前353年七月，邯郸才坚持不住被魏军攻破，赵国中央体系则迁到别地继续抵抗魏军。
邯郸城破后，齐威王这才派田忌为主将、孙膑为军师，率军八万救援赵国。田忌打算直接率领主力向邯郸进军，孙膑则建议他应该率军进攻大梁。孙膑说：解决纠纷并不一定要用拳头，避开激烈直捣空虚，使形势受到遏止。如今魏国与赵国交战，双方必定是精锐尽出，那么后方留守的一定都是老弱之兵。您不如引兵快速进军大梁，并控制交通要道，进攻魏国的虚弱之处，那么魏军一定会放弃赵国而回师救援，这样我们既能解除赵国的危机又能坐等魏军的失误。
田忌采纳了孙膑的策略，率轻骑快速向大梁方向挺进。在进军途中，为了麻痹魏军，还派人进攻魏东部边境战略要镇平陵，既能给庞涓造成齐军指挥无能的假象，又能牵制敌军，防止平陵的魏军出击截断齐军的后路并与庞涓实施夹击。又另“遣轻车西驰梁郊，而以主力隐蔽于后"，使魏军误认齐军兵力分散而轻敌。
此时的庞涓正在接收邯郸城，听闻齐军偷袭大梁，担心大梁一旦失守，那么魏国东部的战略形势就会危险，将辎重及一部兵力留置邯郸，自己亲率主力，昼夜兼程返回大梁，企图将齐军一举歼灭于大梁城郊。得知庞涓回师后，田忌、孙膑立刻将主力部队后撤至桂陵。
孙膑针对魏军刚刚大胜，士兵必定骄傲的心理，利用桂陵地区的地形，因地制宜，用八阵之宜，采取攻势防御状态，其主要兵力部署大致如下：三军各自为阵，中央少，四周多，中军与上下两军梯次配备。每个阵区又分先锋与预备，三分之一为初期作战，三分之二留作机动。
而庞涓在抵达桂陵后，发现齐军正严阵以待的等着他们，他担心此时绕开会影响军中士气，就决定向齐军进攻，庞涓将全军分为三部，从中央与左右两翼对齐军发动进攻，庞涓亲率中军进攻齐国中军。
因为刚刚攻克了赵国首都邯郸，魏军士气正盛，并且当时的魏武卒号称天下第一，在双方交战之初，庞涓的中军就占了上风，其余两军则与齐军打了个平手。庞涓一看战事有所突破，就下令后方所有部队参战，企图快速歼灭齐军。此时，正在两翼的齐军突然向中军移动，并拿出各色旗帜，金鼓铎声一同响起，一时之间，齐军阵型变化莫测，使魏军分不清方向与敌我，魏军左右两翼逐渐陷入被动，接着被齐军打败，庞涓被俘（70年代出土的《孙膑兵法》中记载被俘，但也有学者说没被俘，而是突围了）。
虽然齐军在桂陵大败魏军于桂陵，但战争并未结束，因为魏军的主力部队尚在。在桂陵之后，魏惠王联合韩国，击败了齐、宋、卫围攻襄陵的联军。齐威王考虑到暂时尚无一举打败魏国，就与魏国讲和。并且，在魏与齐、宋、卫军作战时，秦国还乘虚攻占了魏旧都安邑，对魏国西部地区造成极大的威胁，因而魏惠王采取了缓和齐、赵矛盾以便转用兵力于西方的措施。继与齐讲和之后，次年又与赵成侯在漳水结盟，将邯郸还给赵国（在庞涓没被俘的说法里，是庞涓放弃了所占赵国领土），使东方的关系趋于缓和。
结语首先，就整个战局分析。齐国临近的大国中，最具威胁的就是西边的魏国与赵国，而赵国被魏国围困后，齐国为了保证自己的利益是绝对不可能放任赵国被魏国吞并的，但他在出兵的时机上，选择的十分恰当，齐威王将齐国的利益最大化，既让赵国被魏国最大限度的磨损实力和让赵国消耗魏军的实力，又不让赵国损失的太过严重，以至于再次被魏国轻易打败，可以说，“围魏救赵”背后的历史故事应该说成“围魏弱赵”，消耗赵国实力，以逸待劳，再击败庞涓，齐国用最小的代价却得到了此次战争中最大的果实。
战术方面，孙膑创造的这种“批亢捣虚，攻其必救”的战略思想正是《孙子兵法》中“使其前后不相及”的一种运用，而庞涓在得知大梁出现齐军主力的消息后，直接率军回师，想要合围歼灭齐军，他的一连串胜利并没有让他意识到这是阴谋，结果在桂陵被孙膑利用有利地形，采取八门阵将其击败。
战略方面，齐国利用赵国消磨魏军实力无疑是正确的。反观魏国，齐国联合卫、宋之后，楚国出兵，秦国在西边蠢蠢欲动时，整个战争的形势就开始发生了转变，但魏惠王并没有注意到这一切，而是坚持认为只要攻下邯郸后，赵国就会不战而降，在邯郸被赵军牵制了一年多的时间，给了齐国充足的时间准备，最终导致了失败。
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