孙子兵法与三十六计以战国时期为背景，讲述孙膑与庞涓这对同门师兄弟从相交、相争到决战的传奇经历。世外奇人鬼谷子门下有两位得意弟子，庞涓先行出山，而鬼谷子将失传的孙子兵法秘密传给孙膑。庞涓率魏军在方城与楚军对峙，孙膑献上屋抽梯之计，帮助庞涓大败楚军。庞涓由此嫉恨孙膑，暗中设计陷害，使孙膑遭受膑刑。
庞涓的谋士公孙阅为了得到美女钟离秋，将庞涓的阴谋透露给孙膑。孙膑于是佯装疯癫，假借病疾把抄录的兵法全部焚毁。钟离秋盼望他并非真的疯了，向他倾诉真情，但孙膑始终装作疯癫，使监视他的庞涓逐渐信以为真。钟离秋的姐姐钟离春得知真相后，独自前往孙膑的故乡齐国，请求齐国大将军田忌出手相救。田忌派门客禽滑前往魏国，孙膑在禽滑帮助下施展金蝉脱壳之计，成功逃离魏国。
田忌酷爱赛马，曾与齐王重金赌赛。孙膑以李代桃僵之计帮助田忌取胜，田忌将他的谋略告诉齐威王，齐威王因此重用孙膑。孙膑执掌齐军后，先后运用围魏救赵、擒贼擒王、以逸待劳等策略，三次击败庞涓
