孙武之所以享有盛名，主要还不是因为他的卓著的战功，而是由于他留下了一部我国现存最早的兵书《孙子兵法》。《孙子兵法》是一部内容完备、结构严谨的古代军事专著。它的产生，为我国军事学奠定了坚实的基础。孙武把与战争有关的军事问题，分作十三篇加以论述，全书有完整的体系，新颖独特的论述形式。各篇既能独立成章，相互之间又有密切的联系，上下承启，前后相应，浑然一体。所以古人说：“其义各立于题篇之名，未尝泛滥而为言也。”
直到今天我们阅读这些篇章，仍然为其博大精深的军事思想体系而惊叹。《孙子兵法》虽然包含了军事学的各个方面，但是关于进行和指导战争的论述，则是全书的核心内容，其他各个方面，都是围绕这一内容展开的。
《孙子兵法》分上、中、下三卷；上卷有《计篇》、《作战篇》、《谋攻篇》、《形篇》；中卷有《势篇》、《虚实篇》、《军争篇》、《九形篇》、《行军篇》；下卷有《地形篇》、《九地篇》、《火攻篇》、《用间篇》。孙武研究军事是从研究战争入手的，对于战争的看法，孙武开宗明义地指出：“兵者，国之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。”
孙武要求战争指导者，要在战前对决定战争胜负的“五事”(道、天、地、将、法)、“七讣”(主孰有道?将孰有能?天地孰得?法令孰行?兵众孰强?士卒孰练?赏罚孰明?)作全面的分析比较，这样“未战而庙算胜者，得算多也，未战而庙算不胜者，得算少也”。这就是孙武“知彼知己”，综合分析对比敌我力量的“庙算”知胜的思想。孙武提出：“善战者，致人而不致于人”，就是要求善于指挥作战的人，能够调动敌人而不被敌人调动。
唐朝著名军事家李靖，在《李卫公问对》中就曾经说过，古代兵法千章万句，不外乎“致人而不致于人”。孙武认为，只有掌握了战争的主动权，才有可能取得战争的胜利。孙武说：“凡战者，以正合，以奇胜。故善出奇者，无穷如天地，不竭如江河。”还说：“战势不过奇正，奇正之变，不可胜穷也。”孙武认为，要使敌军处于被动挨打的形势，就要采取“动敌”“示形”即主动摆脱敌人，寻机歼灭。孙武说：“兵无常势”，如同“水无常形”一样，只有“能因敌变化而取胜者”，才可以说用兵是入了“神”。
孙武所说的灵活多变的作战指导，主要表现在正确使用兵力和灵活多变的战法两个方面。在正确使用兵力方面，他要求战争指导者要“识众寡之用”，要根据敌我兵力对比的不同，采取不同的战术。在战术运用上，孙武主张“奇正”多变。他认为，虽然打仗的一般规律，总是用“正兵”当敌，用“奇兵”取胜，但是奇正之变，是变化无穷的。他要求战争指导者，战术要灵活多变，计谋要不断更新，使敌人无法识破军事部署上奥妙之所在。这样才能稳操胜券。
孙武在《孙子兵法》开卷的《计篇》中，把“智信仁勇严”的良将，以及训练有素，赏罚分明，令行禁止，战斗力强的精兵，看作是决定战争胜负的重要因素，是达到“全胜”的根本条件。孙武关于争取战争“全胜”的种种论述，无一不同贤良将帅的指挥才能和精神素质有关。
因此，他对将帅提出了极为严格的要求，归纳起来就是“智信仁勇严”五条：“智”,多谋善断：“信”，赏罚互信：“仁”，爱护士卒；“勇”，勇敢坚定；“严”，法令严明。孙武认为，训练有素，赏罚分明，令行禁止，战斗力强的军队，是夺取战争“全胜”必不可少的条件。《孙子兵法》是我国历史上最早的兵书，孙武的一些军事观点和治军思想，为后世的军事家传诵和应用，它是我国军事史上一份珍贵的历史遗产。