首先，在桂陵之战之前，魏国作为战国初期的霸主，自然遭到了周边诸侯国的忌惮。公元前356年，赵国选择和齐国、宋国、燕国等诸侯国会盟。而这，自然针对的是中原霸主——魏国。两年后，也即公元前354年，赵国进攻魏国的盟国魏国，夺取了漆及富丘两地。面对赵国的主动出击，魏国自然不会坐视不理。在此背景下，魏国派兵包围赵国首都邯郸，这成为桂陵之战爆发的历史背景下。在都城遭到围困后，赵国向齐国和楚国求救。
彼时，齐国在位的君主是齐威王。面对赵国的求援，齐威王决定兵分两路，一路齐军围攻魏国的襄陵，一路由田忌、孙膑率领救援赵国。对于鬼谷子的徒弟——孙膑，在这场战役中提出了“围魏救赵”的设想，也即通过进攻魏国，迫使围困赵国都城邯郸的魏军回撤，以此实现救援赵国的目的。不过，让很多人忽略的是，在齐国出兵的时候，魏军主力已经攻破了赵国的都城邯郸。当然，因为庞涓带走了魏军的主力，所以魏国都城大梁的防御明显空虚。对此，孙膑和田忌派出轻装战车，直捣魏国都城大梁的城郊，迫使庞涓率军回援。
结果，急于回援的庞军以轻装急行军昼夜兼程回救大梁。孙膑带领主力部队在桂陵设伏，通过以逸待劳的方式，孙膑率领的齐军不仅击败了魏军，还擒获了魏军的主帅庞涓。在这场同门师兄弟的较量中，孙膑取得了近乎完美的胜利。根据《史记》、《战国策》等史料的记载，桂陵之战中，魏国和齐国各自的参战兵力不到10万人。在战国前中期，各个诸侯国之间的战争没有后期那么激烈，所以参战的兵力规模也没有后期那么大。比如长平之战，秦国和赵国的投入兵力之和就接近百万人了。
最后，虽然齐国赢得了桂陵之战的胜利，但是，在这场齐国和魏国的巅峰较量中，魏军的主力没有被完全击溃，并且齐国之后还放回了庞涓等魏国将领。更为关键的是，齐国没有实际上进攻魏国都城大梁，而赵国都城则被魏军主力攻破。在桂陵之战后，魏惠王与赵成侯在漳河边结盟，魏军随之撤出赵国都城邯郸。对于魏国来说，此战削弱了赵国，并且和赵国成功结盟，这么看来，魏国也没有全输，至少稳固了和赵国的关系。当然，最大的赢家还是齐国，齐国之所以没有直接去救援赵国都城邯郸，也有让魏军和赵军“鹬蚌相争”，从而自己“坐收渔翁之利”的意图。换而言之，让魏国攻破赵国的都城，并在桂陵之战击败魏军，实现了齐国同时削弱赵国和魏国的目标，为之后齐国称霸中原奠定了基础。
