1989年,10岁的孙艺菲考上北京舞蹈学院附中,专业是芭蕾舞。1996年毕业,分配到广州芭蕾舞团。1998年,孙艺菲离开广州,到北京电影学院表演系进修,1999年考入北京电影学院表演系本科班。
1989年-2001年,出演芭蕾舞剧《天鹅湖》,《胡桃夹子》,《茶花子》,《玄风》等,以及话剧作品《小井胡同》,《暗恋桃花源》,《一个死者对生者的访问》,《家》等。2000年,参演黄渤,高虎主演的电视电影《上车,走吧》,该片获得金鸡百花奖的最佳电视电影奖,这是她的首部影视作品。2001年,参演陈建斌主演的电影《致命的一击》,获得金鸡百花最佳女配角提名。2002年,参考电视剧《救赎》饰女一号楚玉；在20集电视系列剧《中国刑警之英雄本色》里饰演女一号格日勒；同年,在电视剧《玲珑女》中饰演女主角白凤音。2003年,与海清,何冰主演反映改革开放初期我国知识分子命运和生活的电视剧《书香门第》,饰演寒雪一角,并因该剧获2004年电视双十佳提名奖；同年,在电影《非一般武警》饰女二号小贾；在30集电视剧《都是装修惹的祸》之“单元”饰女主角霏霏；20集电视剧《我不是羔羊》饰演女一号杜娟。2004年,在30集电视剧《德龄公主》中饰演女主角容龄。2005年9月,与魏子,邵兵主演电影《日出日落》,出演葵花一角,获得了加拿大蒙特利尔电影节特别贡献奖。2006年,参演马跃,苗圃主演的电视剧《贞观之治》,饰演“文成公主”；与陈宝国,连奕名联合主演腾文骥执导的电视剧《烈日炎炎》,孙艺菲饰演新疆开拓兵团的女兵“春玲”。2007年,由她主演的《你是苹果我是梨》登陆中央电视台八套黄金档期。2009年,与严宽,甘婷婷主演张自强执导的电视剧《生死迷局》。2010年4月,与小宋佳主演电视剧《大女当嫁》,饰演“拜金女”姜小云；与陈小艺,王同辉等主演《漂亮女人》；主演检察官涉案刑侦题材电视剧《最后防线》；主演谍战题材悬疑剧《生死迷局》,饰演归国留学的心理医生杜莎莎。2012年5月,在吴秀波,海清,张嘉译主演的电视剧《心术》中饰演刘娟一角。2014年8月,孙艺菲作客《时尚家居》晋升都市软装师。孙艺菲孙艺菲孙艺菲靓照
孙艺菲孙艺菲外形娇小玲珑,有着一双大眼睛,舞蹈功底深厚,受到界内人士的好评；镜头上的孙艺菲演技真实,没有矫揉造作,更是零绯闻的女星。孙艺菲在荧幕上一直扮演着好女人的角色,坚强,直爽,骨子里透出朴实无华。