孙武来到吴国后，便在吴都（今苏州市）郊外躬耕隐居，潜心着兵书，寻求新的发展机会。公元前515年，吴国公子光利夺得吴国王位，称阖闾。阖闾即位后，注重搜求各种人才，立志称霸天下。孙武遂受好友、当时任吴国大臣的伍子胥推荐给吴王，并把自己撰写的兵法13篇呈献给吴王。吴王将兵法一篇一篇看罢，啧啧称好，却不知孙武是否能将这些理论运用于实战，便对孙武说：“你的兵法十三篇，我巳经逐篇拜读，实是耳目一新，受益不浅，但不知实行起来如何，可否用它小规模地演练一下，让我们见识见识？” 孙武回答说：“可以”。吴王又问道：“先生打算用什么样的人去演练？”孙武答：“随君王的意愿，用什么样的人都可以。不管是高贵的还是低贱的，也不论是男的还是女的，都可以。”吴王想给孙武出个难题，便要求用宫女来演练。于是，吴王下令将宫中美女180名召到宫后的练兵场，交给孙武去演练。孙武把180名宫女分为左右两队，指定吴王最为宠爱的两位美姬为左右队长，让他们带领宫女进行操练，同时指派自己的驾车人和陪乘担任军吏，负责执行军法。
分派巳定，孙武站在指挥台上，认真宣讲操练要领。他问道：“你们都知道自己的前心、后背和左右手吧？向前，就是目视前方；向左，视左手；向右，视右手；向后，视后背。一切行动，都以鼓声为准。你们都听明白了吗？”宫女们回答：“听明白了。”安排就绪，孙武便击鼓发令，然而尽管孙武三令五申，宫女们口中应答，内心却感到新奇、好玩，她们不听号令，捧腹大笑，队形大乱。孙武便召集军吏，根据兵法，斩两位队长。吴王见孙武要杀掉自己的爱姬，马上派人传命说：寡人巳经知道将军能用兵了。没有这两个美人侍候，寡人吃饭也没有味道。请将军赦免她们。”孙武毫不留情地说：“臣既然受命为将，将在军中，君命有所不受。”孙武执意杀掉了两位队长，任命两队的排头充当队长，继续练兵。当孙武再次击鼓发令时，众宫女前后左右，进退回旋，跪爬滚起，全都合乎规矩，阵形十分齐整。孙武传人请阖闾检阅，阖闾因为失去爱姬，心中不快，便托辞不来，孙武便亲见阖闾。他说：“令行禁止，赏罚分明，这是兵家的常法，为将治军的通则。对士卒一定要威严，只有这样，他们才会听从号令，打仗才能克敌制胜。”听了孙武的一番解释，吴王阖闾怒气消散，便拜孙武为将军。在孙武的严格训练下，吴军的军事素质有了明显的提高。就在公元前512年，阖闾、伍了胥和孙武，指挥吴军攻克了楚的属国钟吾国（今江苏宿迁东北）、舒国（今安徽庐江县西），这时阖闾头脑发热，想要长驱直入攻克楚都郢（今湖北江陵县纪南城）。孙武认为这样做不妥，便进言道：“楚军是天下的一支劲旅，非舒国和钟吾国可比。我军巳连灭二国，人疲马乏，军资消耗，不如暂且收兵，蓄精养锐，再等良机。”吴王听从了孙武的劝告，下令班师。伍子胥也完全同意孙武的主张，并向吴王献策说：“人马疲劳，不宜远征。不过，我们也可以设法使楚人疲困。”于是伍子胥与孙武共同商订了一套扰楚、疲楚的计策，即组成三支劲旅，轮番袭扰楚国。当吴国的第一支部队袭击楚境的时候，楚国见来势不小，便全力以赴，派兵迎击。待楚军出动，吴军便往回撤。而楚军返回驻地时，吴国的第二支部队又攻入了楚境，如此轮番袭击，弄得楚国连年应付吴军，人力物力都被大量耗费，国内十分空虚，属国纷纷叛离，吴国却从轮番时攻中抢掠不少，在与楚对峙中完全占据上风。
公元前506年，楚国攻打巳经归附吴国的小国－－蔡国，给了吴军伐楚的借口。阖闾和伍子胥、孙武指挥训练有素的3万精兵，乘坐战船，溯淮而上，直趋蔡国与楚国的交战。楚军见吴军来势凶猛，不得不放弃对蔡国的围攻，收缩部队，调集主力，以汉水为界，加紧设防，抗击吴军的进攻。不料孙武突然改变了沿淮河进军的路线，放弃战船，改从陆路进攻，直插楚国纵深。
伍子胥问孙武：“吴军习于水性，善于水战，为何改从陆路进军呢？”孙武告诉他说：“用兵作战，最贵神速。应当走别人料想不到的路，以便打它个措手不及。逆水行舟，速度迟缓，楚军必然乘机加强防备，那就很难破敌了，”说得伍子胥点头称是。就这样，孙武在3万精兵中选择了强壮敏捷的3500人为前阵，身穿坚甲，手执利器，连连大败楚军。旧历11月28日攻入楚国的国都郢，楚昭王带着妹妹仓皇出逃。孙武以3万军队攻击楚国的20万大军，获得全胜，创造了以少胜多的光辉战例。然而，这时越国乘吴军伐楚之机进攻吴国，秦国又出兵帮助楚国对付吴军，这样，阖闾不得不引兵返吴。此后，吴又继续伐楚，楚为免亡国，将国都由郢迁到都（今湖北宜城县东南）。孙武在帮助阖闾西破强楚的同时，计划征服越国。公元前496年，阖闾听说越王允常去世，新即位的越王勾践年轻稚弱，越国国内不大稳定，认为机不可失，时不再来，便不听孙武等人的劝告，不等准备工作全部就绪，就仓猝出兵，想要击败越国。不料，勾践整顿队伍，主动迎战，两军相遇于吴越边境的李（今浙江嘉兴县西南）。勾践施展巧计，他派死刑犯首先出阵，排成三行，把剑放在脖子上，一个个陈述表演后，自刭于阵前。吴国士兵不知那是一个个罪犯，居然看得忘了神，傻了眼，越军乘机发动冲锋，吴军仓皇败退，阖闾也伤重身亡。
阖闾去世后，由太子夫差继承王位，孙武和伍子胥整顿军备，以辅佐夫差完成报仇雪耻大业。公元前494年春天，勾践调集军队从水上向吴国进发，夫差率10万精兵迎战于夫椒（今江苏吴县西南太湖边），在孙武、伍子胥的策划下，吴军在夜间布置了许多诈兵，分为两翼，高举火把，只见在黑暗的夜幕中火光连成一片，迅速向越军阵地移动，杀声震天，越军惊恐万状，军心动摇，吴军乘势总攻，大败越军，勾践在吴军的追击下带着5000名甲士跑到会稽（今浙江绍兴市东南）上的一个小城中凭险抵抗，由于吴军团团包围，勾践只得向吴屈辱求和，夫差不听伍子胥劝阻，同意了勾践的求和要求。吴国的争霸活动在南方地区取得胜利后，便向北方中原地区进逼，公元前485 年，夫差联合鲁国，大败齐军。公元前482 年，夫差又率领着数万精兵，由水路北上，到达黄池（今河南封丘县南），与晋、鲁等诸侯国君会盟。吴王夫差在这次盟会上，以强大的军事力量为后盾，争得霸主的地位。孙武虽没有直接参加攻齐取胜、与晋争霸两事，但在此前孙武精心训练军队和制定军事谋略，对夫差建立霸业有不可抹煞的巨大贡献。 随着吴国霸业的蒸蒸日上，夫差渐渐自以为是，不纳忠言。听信奸臣的挑拔，不仅不理睬伍子胥的苦谏，反而制造借口，逼其自尽。孙武深知“飞鸟绝，良弓藏；狐兔尽，走狗烹”的道理，对伍子胥惨死的一幕十分寒心，于是便悄然归隐，息影深山，根据自己训练军队、指挥作战的经验，修订其兵法13篇，使其更臻完善。 事情不出伍子胥所料，越王勾践屈辱求和后，卧薪尝胆，立志报复，他十年生聚，十年教训，使越国富足，越军精悍。公元前482 年，越军乘吴军主力聚集黄池与中原诸侯盟会、吴国国内兵力空虚之际，发兵袭击吴国，攻入吴国国都，吴国遭此动难，便一蹶不振，由盛转衰，延至公元前473年，正式被越国灭亡，夫差愧恨交加，自刎而死。孙武所梦想的由吴王统一华夏，也就成为泡影 。
孙武的一生，除了其赫赫战功以外，更主要的是他给后人留下了不少珍贵的论兵、论政的篇章，其中尤以流传下来的《孙子兵法》最著名。这短短的13篇5000字，体现了孙武完整的军事思想体系，确立了他在春秋末期思想界中与孔子、老子的并列地位，被并称为春秋末期思想界上空的三颗明亮的星体。
孙武的军事理论深深影响了后世，被古今中外的军事家一致尊崇为“兵家之祖”。战国时代的吴起、孙膑、尉缭等众多的军事家推崇孙武的军事艺术首屈一指。三国时著名的政治家、军事家曹操盛赞《孙子兵法》，他亲自整理前人对《孙子兵法》的研究，作成简明的“略解”，为后人学习运用《孙子兵法》提供方便。同时，《孙子兵法》也向越南、朝鲜、日本、以色列乃至英、德、俄等国流传。近现代的战争使用许多新式武器，与古代战争的条件大不相同，但《孙子兵法》所论述的战争的基本原理和原则都没有因战争条件的改变而改变，所以仍然受到军事家们的普遍推崇。领导中国革命取得胜利的毛泽东曾高度评价说：“孙子的规律，知彼知己，百战不殆，仍是科学的真理。”美国“西点军校”这个世界上首屈一指的军事学校，早在60年代就将《孙子兵法》列为高年级学员必修课。在1990年的海湾战争中，美国将军斯瓦茨科夫使用最古老的《孙子兵法》中“重将治兵”的原则及名种谋略思想来驱动装备着最现代化的战争武器取得了战争的胜利，斯瓦茨科夫也由此被誉为“将星奇才”。英国著名战略家利德尔.哈特在《孙子兵法》英译本序言中说：“2500多年前中国这位古代兵法家的思想、对于研究核时代的战争是很有帮助的”。
