孙淳于上海戏剧学院毕业后，被分至峨嵋影片制片厂；这年在《锅碗瓢盆交响曲》中饰经理牛宏一角。

　　1982年，孙淳第一次在影片《见习律师》中担任主角。1986年，在陈凯歌影片《大阅兵》主演男一号孙放。1992年，孙淳在电视剧《皇城根儿》中扮演张全义一察应蒸角。

　　1995年，在张艺谋执导、巩俐主演的影片《摇啊摇，摇到外婆桥》中扮演宋二爷。

　　1998年，孙淳参演电视剧《大法庭》和《警坛风云》。

　　2003年4月份，参演张黎执导的电视剧《走向共和》，扮演袁世凯，为了形象接近人物，孙淳增肥12斤。

　　2009年6月份，孙淳在孙红雷主演的殃局盼电视剧《人间正道是沧桑》中扮演瞿恩一角；10月份，孙淳主演孙周执导的谍战影片影片《秋喜》，扮演国民党特务头子夏惠民，2011年凭借《秋喜》夺得第28届中国影片金鸡奖最佳男主角奖。

　　2010年，孙淳搭档陈小艺参与演出电视剧《说好不分手》。

　　2011年9月份，孙淳参演影片《辛亥革命》，再次参与演出袁世凯，夺得第31届大众影片百花奖最佳男配角奖；这年12月份，孙淳凭借与蒋雯丽主演的电视剧《幸福来敲门》，荣获第三届华鼎奖中国电视剧年度杰出成就奖和“2011春季电视剧互联网盛典最佳男演员”的殊荣。

　　2013年1月份，在第一届电视剧导演委员会年度评选表彰大会上，孙淳凭借《人间正道是沧桑》中“瞿恩”获得优秀电视剧男配角和最佳电视剧男配角；3月份，孙淳与吴秀波主演的古装电视剧《赵氏孤儿案》在央视一套黄金时段播出，孙淳在这部剧中扮演屠岸贾。

　　2016年9月30号，孙淳参演的影片驼肯《湄公河行动》上映。

　　2017年12月18号，孙淳友情参与演出的古装权谋剧《琅琊榜之风起长林》播出，在这部剧中扮演萧景琰义子坑求殃、长林王萧庭生。

　　2018年1月12号，孙淳以高票荣获“2017中国电视好演员”红宝石奖；参演央视文博应背榜探索节目《国家宝藏》、全球时尚学问竞技节目《时尚大师》。

　　2019年12月20号，孙淳出演的都市律政剧《精英律师》开播。

　　2021年9月25号，孙淳参演的体育竞技剧《夺金》播出；参演影片《深爱》。

　　2022年4月11号，国家广电总局重点电视剧《县委大院》公开首批演员阵容，孙淳将参演。12月7号，孙淳友情参与演出的电视剧《县委大院》正式播出。

　　2023年1月1号，孙淳友情参与演出的现代都市剧《纵有疾风起》播出。