孙膑洞位于水帘洞瀑布之上，洞内宽敞明亮，洞前有大片开阔地，被称之为“孙膑天井”。孙膑是我国战国时期著名的军事家，据说又是大军事家孙武的后代。孙膑早年为了学艺，跑到蒙山拜鬼子王禅为师。当时正在水帘洞里修行的王禅，见孙膑聪明好学，很是喜欢。他不但教他兵家的阵法、谋略，还把自己搜集整理的孙武遗著－－《孙子兵法》也传给了他。关于孙膑是怎样得到这部珍贵的兵书的，民间还有一个传说，传说孙膑曾救过一只白猿，白猿为了报恩盗取了鬼谷子王禅的兵书送给了孙膑。孙膑按捺不住，挑灯夜读，一口气读完了兵书。鬼谷子王禅知道后摇头叹息：“孙膑啊，兵书我早晚会传给你，你何必忽于一时？所谓天机不可泄漏，时机不到你看了兵书，会有百日灾难啊！”孙膑求师傅相救，王禅于是命孙膑到孙膑洞内装死。而王禅的另一个徒弟庞涓下山在魏国做将，但他始终对孙膑耿耿于怀，便派了一个叫徐甲的人三请孙膑，终于将孙膑骗出石洞，而此时孙膑装死刚满99天，王禅叹息道：“唉，只这一天你不能坚持，这一去，你将又腿不保啊！”孙膑下山后果然被庞涓实施了膑刑，但孙膑读过兵书后如虎添翼，计谋大增。后来孙膑秘密的回到齐国，做了齐威王的军师。在战场上，他两次设计大破庞涓带领的魏军。这就是古代史上有名的两大战役“桂陵之战”和“马陵之战”。

　　孙膑著有《孙膑兵法》，现已失传。1972年在临沂银雀山汉墓中发现的该书残简，仅存一万多字。