孙茜曾经是武警部队的一名女兵。离开部队后孙茜考取了中国传媒大学表演系,毕业后进入北京人民艺术剧院工作。在北京人艺,孙茜先后参演了《骆驼祥子》《日出》《北京人》《小井胡同》等经典剧目。2013年,孙茜在院庆大戏《甲子园》中饰演女主角陈爱林,并获得了当年的话剧表演学院奖最佳主角。
2004年,参演首部电视剧《逆水寒》；2005年,参演电视剧《马鸣风萧萧》。2008年,在电视剧《爱在战火中》中饰演女主角“兰花花”；11月,参演的电视剧《母仪天下》播出。孙茜2009年,参演电视剧《雾柳镇》饰演热辣叛逆的女土匪“小妹”。2010年6月,参演刘小锋主演电视剧《尖刀》在山东,云南,河南,陕西四家卫视同步播出,饰演女主角万淑芬；12月,参演胡军主演电视剧《金婚风雨情》,在剧中饰演胡军的妹妹耿玲；在电影《给我一支枪》中饰演女主角雨婷,这是她的首部电影作品。2011年,在电影《铁血丹心》中饰演宋庆龄。2012年3月,由孙俪,陈建斌等主演的古装剧《后宫甄嬛传》开播,孙茜在剧中饰演崔槿汐一角,温婉智慧的槿汐姑姑给观众留下了深刻印象；7月,参演的电视剧《三进山城》播出,孙茜出演女特工钱华；9月,在《长白山下我的家》里饰演善良贤淑的金贞淑；12月,在与冯远征,杨立新主演的电视《怪医文三块》里饰演泼辣的北京大妞儿车菊花。2013年4月,与濮存昕,龚丽君等合作出演北京人艺60周年献礼剧目《甲子园》,饰演女主角陈爱林。11月,全国话剧优秀剧目片断展演暨第三届学院奖颁奖活动在中央戏剧学院举办,孙茜凭借在《甲子园》中的精彩表现得到评委会一致肯定,收获由中戏颁出的学院奖最佳主角奖。2014年1月,参演由孙红雷,海清主演的战争大戏《二炮手》,在剧中饰演杨巧儿。3月,主演都市情感电视剧《婚战》,与王志飞搭档夫妻,饰演妇产科医生谢婉婷。5月,与刘小锋,蒋勤勤主演的电影《一号目标》上映,在片中饰演红色女特工何海宁。12月,在北京人艺经典剧目《骆驼祥子》中饰演虎妞。2015年11月30日,出演由郑晓龙导演指导的电视剧《芈月传》,饰演向氏一角。2016年4月,客串重大革命历史题材电视连续剧《红星照耀中国》,饰演上海地下党政治局办事处负责人朱端绶。11月,参演的电影《一句顶一万句》上映,在片中饰演章楚红。同年,参演电视剧《识汝不识丁》,饰演陈文帝的皇姐陈婧。2018年7月,北京人艺年度新排大戏《玩偶之家》在首都剧场上演,孙茜饰演女主角娜拉。2019年2月4日,在2019年中央广播电视总台春节联欢晚会上,孙茜与尚大庆,李文启,黄晓娟,佟大为,杨紫,王自健,李闯表演小品《站台》。2020年8月5日,搭档孟浩强主演的当代农村剧《枫叶红了》播出。2021年2月11日,参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》,与李文启,黄晓娟,尚大庆,佟大为,王丽坤,秦昊,王砚辉,王圣迪,娄艺潇一同表演小品《阳台》；2月26日,参加《2021年中央广播电视总台元宵晚会》,与李文启,尚大庆等演唱歌曲《卖汤圆》；5月15日,联合主演的重大历史革命题材电视剧《中流击水》在CCTV1,央视频同步播出；10月2日,参演的电视剧《功勋》之《默默无闻张富清》播出。12月,主演北京人艺话剧《她弥留之际》。12月27日,参演的电影《生死速度》定档；参演电影《穿过寒冬拥抱你》。2022年8月,参演电影的《无负今日》定档9月10日正式上线。9月17日,孙茜将参加全国首档全民国防教育日特别节目《国防公开课》,表演戏剧《守护》。11月20日,参加节目《央视频之夜》,并演唱歌曲《不谓侠》。12月,参演的电视剧《第五名发家》杀青。2023年1月21日,参加《2023年中央广播电视总台春节联欢晚会》,表演小品《初见照相馆》；参加《2023春晚倒计时》。3月31日,参加第三届新时代国际电视节斑彩螺奖颁奖典礼,担任专家评委。6月22日,参加的中央广播电视总台文艺节目中心《乐游天下》栏目组走进湖南汨罗,匠心制作《又逢端阳好时节》专题节目,在CCTV-15音乐频道首播,6月22日在CCTV-3重播,6月23日CCTV-15重播,孙茜演唱《端午》。《后宫甄嬛传》崔槿汐
浪漫婚纱照2007年,孙茜通过相亲认识蔡远航,蔡远航是83版《西游记》中小唐僧的扮演者,某公司的副总裁。2012年3月22日晚,蔡远航在北京世贸天阶巨幕下向孙茜求婚。2013年,孙茜和蔡远航领取结婚证；8月4日,两人在北京某五星级酒店举行婚礼,春妮担任主持人,濮存昕担任主婚人,蓝天野,冯远征夫妇,郑晓龙夫妇,孙俪,胡军,朱军,梁天,英壮,李艾,李菁等出席,艺术家蓝天野作为新郎的家长出席。2016年8月26日,孙茜在微博晒出几张自己和老公的童年旧照,其中还有一张B超图,上面是一个小小的胎儿。2017年2月15日,孙茜于美国诞下男婴,成功升级成为幸福妈妈。2019年11月,孙茜,蔡远航夫妇甜蜜做客《为爱下厨》,走近渔民家的生活,分享了属于他们家的温情故事。孙茜大婚孙茜伴娘团蔡远航在北京世贸天阶巨幕下向女友孙茜求婚
2021年12月29日,当选中国电视艺术家协会演员工作委员会委员。2022年7月14日,第二届澳涞坞国际电视节组委会公布第二届金萱奖评委会名单,孙茜出任评委。
孙茜在《甄嬛传》中饰演的“槿汐姑姑”端庄大气,机智聪慧,端庄稳重,表演到位又不抢戏,把“甄嬛党”的气场做到恰如其分,得到观众对她演技的认可与支持。孙茜为人单纯善良,作风朴实；孙茜在剧中礼仪最到位,是一个塑造能力特别强的演员；孙茜是个特别善良的女孩,爱花,爱草,爱动物,更爱人。