虽然瞒过了惠王，但庞涓心中有数，回府后闷闷不乐，怕孙膑一旦被重用就会夺去他的兵权，便冥思苦想出一条陷害孙膑的毒计。一次两人私下相会时，庞涓很关切地问孙膑说：师兄家族都在齐国，今兄已在魏国为官，何不派人迎来同享富贵？”孙膑闻言，含泪答道：“咱们虽为同窗，你却不知我的身世，我四岁丧母，九岁丧父，是叔父孙乔将我养育成人的。后来齐国内乱，旧臣被诛戮，叔父和两位从兄孙平、孙卓带我逃难到周。因遇荒岁，我在周北门换个地方为人做工糊口，叔父父子不知所往。多年来杳无音信，不知他们流落何方了，哪还有什么家人可问。”说完已泪流满面了，庞涓又问：“然则兄长还怀念故乡坟墓吗？”孙膑说：“人非草木，谁能忘本？先生在我下山之前曾说‘功名终在故土’，今已做了魏臣，这些话再休提起了。”庞涓点头称是。

半年以后，孙膑早把和庞涓的谈话忘得一千二净。一天上朝回来，忽然有个山东口音的人求见。孙膑问其来历，那人自称是齐人在周行商，并说孙膑从兄托其捎信到鬼谷先生处，听说已下山仕魏，故绕路而来，并递上一封信。孙膑听说是从兄之信，忙启封观瞧。信中大意说：兄弟离散日久，万分思念。你叔父已经去世。如今齐国已允许他们回国，请孙膑也尽快回去为盼。孙膑与两位从兄少年分别，自然不辨字体。见信之后，不觉热泪盈眶。招待来人食宿后，写了一封信求其捎回。信的末尾说：“弟已仕魏，未可便归。俟稍有建立，然后徐为首邱之计。”又送来人黄金一锭为路费，来人收信而去。其实来人根本不是山东的商人，而是庞涓的一位心腹家人。送信及诓回信都是庞涓精心布置的。拿到孙膑的亲笔回信之后，庞涓模仿其笔体将结尾的几句改为：“弟今身仕魏国，心悬故土，不日当图归计。倘齐王不弃微长，自当尽力。”然后拿着这封改过的信去见魏王。

说：“孙膑果有背魏向齐之心。近日私通齐国，写有回书，被臣派人在郊外截获搜出。”惠王看过信说：“孙膑心怀故土，是不是嫌我未能重用呢？”庞涓说：“孙膑先祖孙武子是吴国大将，可后来仍旧归齐。父母之邦，谁能忘情？大王虽用他，他仍会心怀齐国，不能尽力。况且他的才能不在微臣之下，如果齐国用他带兵，必定是我国的大害，不如现在就杀了他。”魏王迟疑一下说：“孙膑是我请来的，如今罪状未明而杀他，恐怕天下人会认为我害贤轻士。”庞涓见状，忙说：“大王所虑极是。臣当再劝孙膑，如果他肯留在魏国，大王重加官爵，如不肯留，大王可把他发到微臣那里议处，臣自有办法。”魏王应允。从朝廷出来，庞涓又去见孙膑说：“听说师兄已得千金家书，有这个事吧？”孙膑忠直，就把信中大意说了一遍。庞涓说：“兄试请一下，弟从旁说说情。”孙膑很感动。庞涓从孙膑处出来又进宫见魏王说：“臣奉大王之命去劝孙膑留下，但他却执意不肯，且有怨望之语。如果近日上表章请假，主公便发其私通齐国之罪。”惠王点头称是。

第二天，孙膑果然递上一份表章，请假一个月回齐国扫墓。魏王一见果如庞涓所说，勃然大怒，以私通外国罪将孙膑削去官秩，发军师府问罪。军政司奉旨，把孙膑押到军师府，庞涓故作诧异，听完王命，庞涓满面愁云地对孙膑说：“兄长受此奇冤，弟这就进宫去向主公力保。”说罢，即刻驾车入朝见惠王说：“孙膑之罪不至死，以臣愚见，不如处其刖刑和黥刑，使他成为废人。既保其命，又无后患，岂不两全？臣不敢自专，特来请旨。”惠王准奏。庞涓回到府中，哭丧着脸对孙膑说：“魏王盛怒，欲加兄极刑，愚弟再三保奏，好容易保住性命，但要刖足黥面。这是魏国的法度，愚弟实在无能为力了。”

孙膑叹息说：“如今能保住性命，就是贤弟的大德了。兄终生不忘。”庞涓唤过刀斧手，把孙膑绑在刑架上，硬是剔去两个膝盖骨。孙膑大叫一声，昏死过去。醒后，又用针在脸上刺“私通外国”四字，用墨涂上。庞涓在旁假装啼哭，并不时地挤出几滴眼泪。