据历史记载，孙膑是功成身退。隐居后病死或无疾而终。马陵之役，齐军大破魏军。魏军主帅庞涓自杀，魏太子被生俘。齐国取代魏国，成为霸主。但是，齐国内部却产生了矛盾。丞相邹忌嫉妒大将田忌功劳，阴谋陷害其谋反。孙膑曾建议田忌先发制人，捉住邹忌面君。

但以国家利益而且死忠齐君的田忌担心引起内乱，不肯动手。最终田忌被排挤，得不到任用。孙膑见此，自觉留下无益，而且经历了太多的情非得已的杀戮和争斗之后，产生归隐之意。最终引退。一说跟从其老师鬼谷子的足迹引退鬼谷。一说带领门下弟子，一边躬耕，一边整理兵法。

后来邹忌派公孙阅令人携带重金招摇过市，找人占卜，自我介绍道:''我是田忌将军的臣属，如今将军三战三胜，名震天下，现在欲图大事，麻烦你占卜一下，看看吉凶如何?''卜卦的人刚走，公孙阅就派人逮捕占卜的人，在齐威王面前验证这番话。田忌闻讯后大为恐慌，被迫出奔至楚国，后被楚宣王封于江南(今长江以南的地区)。孙膑这时也随田忌来到楚国，有可能一起去了田忌在江南的封地，与弟子潜心著述。

《孙膑兵法》的大部分篇章，可能是在楚国完成的。齐宣王继位后得知田忌被陷害，将田忌召回国内官复原职，而孙膑也于此时返回齐国。《太平御览》记载孙膑曾为齐宣王献上收服燕、赵两国来对抗秦国的计策。后孙膑返回故地乐安颐养天年。辞官隐居后的孙膑开始著书和教学，结合理论与实践，整理出《孙膑兵法十六篇》传世。