孙俪第一次参与拍摄电视剧是《情深深雨蒙蒙》,扮演陆依萍(赵薇饰)的舞伴;不久后海润公司筹拍大型电视剧《玉观音》,孙俪出演女主人公安心。并获得了第22届中国电视金鹰奖“最受观众喜爱的女演员”奖和“最具人气女演员”奖。
2004年,孙俪出演《一米阳光》、《红粉世家》、《风雨西关》、《血色浪漫》等多部电视剧,她参演的影视作品较多是年代戏中的偶像剧。
2005年,孙俪出演电视剧《幸福像花儿一样》,并在此剧中认识现任丈夫邓超。
2006年9月5日,出任丽江市城市形象代言人。
2008年9月1日北京残奥会圣火在上海传递,孙俪成为第57棒火炬手。
2011年,孙俪出演电视剧《后宫甄嬛传》,在剧中饰演甄嬛,因其在《甄嬛传》里出色的演技,孙俪获得2012年国剧盛典最佳女主角,并获得两项提名,上海杜莎夫人蜡像馆也为她在戏中“皇太后”造型塑造蜡像。同年参演了与麦兆辉、庄文强导演合作的《关云长》及陈嘉上导演的《画壁》。2013年,孙俪出演电视剧《辣妈正传》,在剧中饰演女主夏冰。也因电视剧《辣妈正传》荣获第20届上海电视节"白玉兰奖"最佳女演员奖。
2015年9月3日孙俪在微博晒出自己的17岁军装照,孙俪军装照汇总。