2005年，孙晶晶因出演个人首部电视剧《不谈爱情》开启演艺生涯。2006年，孙晶晶凭借饰演电视剧《
梦里花落知多少》中女主角林岚初露头角，同年参演电视剧《旗袍传奇》，饰演秋海棠。2008年出演《大长垣》中阿诗月格格一角。在《道德底线》中孙晶晶颠覆以往角色形象挑战反派角色周春蕾，同年参演了悲情剧《云袖》。2010年与2011年两年间，参演了《
最熟悉的陌生人》《疯狂倒计时》等剧。在2015年与2016年，孙晶晶还先后出演了玄幻剧《昆仑阙之前世今生》《墨客行》《
卧虎》等剧。在《卧虎》中，孙晶晶饰演黑帮大嫂梅子，该剧播出后收获了较高的收视率。2017年，孙晶晶在军旅题材电视剧《维和步兵营》饰演军嫂田爽，该剧在2017年末国内黄金档受到很多关注。2019年孙晶晶首次以总制片人的身份推出青春留学题材电影《岁月忽已暮》，影片于2021年上线。在2022年年度国剧《
人世间》中，孙晶晶因出演配角浴池女技师
李雪梅而引起观众们弹幕热评，再次受到关注。6月2日，参演的古装爱情剧《墨雨云间》播出。
孙晶晶的姥爷和母亲都是戏曲表演名家，从小她就热爱表演，并且多才多艺。为了追逐表演的梦想，更好地理解剧本以及演绎角色，孙晶晶进入
中央戏剧学院导演系进行系统的学习与钻研。除此之外，孙晶晶还曾受教于北京琴书泰斗关学增门下，受过
中华文化的深刻熏陶。
2005年9月，孙晶晶出演了由粱天导演的电视剧《不谈爱情》，以演员的身份正式出道。10月，孙晶晶在
偶像《
球爱俏佳人》中饰演男主角的妹妹胡子怡，剧中角色是一位善良任性的富家女，同年，孙晶晶还出演了《张大千》，饰演张大千的妻子杨竹筠一角。
2006年7月，孙晶晶领衔主演根据
郭敬明同名小说《
梦里花落知多少》与庄羽小说《圈里圈外》改编的电视剧《梦里花落知多少》，饰演女主角
林岚，剧中搭档
贾一平、
何赛飞等演员。该剧一经播出，引起广泛的关注与讨论，孙晶晶成为该剧中的焦点人物。《梦里花落知多少》小说的畅销让这部作品有了知名度，电视剧开播后也收获了较高的收视率，观众对林岚剧版人物塑造与呈现出现了褒贬不一的评价。
2007年1月27日，孙晶晶参加2006年
中国中央电视台中国年度汽车评选颁奖晚会 。同年5月，孙晶晶作为新晋女演员出演电视剧《旗袍传奇》，饰演百乐门
歌女秋海棠，剧中她与男主角之间的情感纠葛牵动了观众的心情。该剧集结了
邱心志、
孟广美等一众明星，以
旗袍这一传统服饰为故事载体推动故事情节的发展。该剧贯穿较长的时间跨度，剧中秋海棠颠沛流离，历经
梨园唱戏、百乐门歌女、游击队长、文革受迫害的坎坷人生经历，是女性角色跨度较大的物。
2008年孙晶晶在电视剧《
大长垣》中饰演女二号阿诗月格。5月，孙晶晶还在《道德底线》中首次挑战饰演反派主角周春蕾，她演绎一位权力欲旺盛的
女强人，被自私的爱蒙蔽双眼，不惜突破道德底线破坏别人家庭，最后幡然醒悟退出。9月，孙晶晶参演电视剧《
心远》，在剧中饰演康佩兰。12月，孙晶晶在有中国版阿信之称的女性情感励志大戏《女人无悔》中饰演林芳。
2009年，孙晶晶参演悲情电视剧《云袖》，饰演周家大小姐安娜。此后几年，孙晶晶还出演了《救人一命》《好歹一家人》《
疯狂倒计时》《大波》《
一家人》等多部作品，用精彩的演技诠释过众多女性角色形象。
2016年10月，孙晶晶出演的警匪片《卧底》在
北京卫视周播剧场热播。她饰演魅惑绝色的黑帮大嫂梅子，剧中梅子与男一号卧底邱天(
林熙越饰)有亲密的床戏。这也是孙晶晶首次挑战较大尺度的角色，颠覆了以往饰演的角色形象，是其角色演绎经验的一次重大突破。随着剧情的推动，梅子姐为爱跳反，最终不幸惨死。该剧播出后，收视位列同时段周播剧第一。2017年1月，网剧《昆仑阙之前世今生》在
腾讯视频播出，开播不到两周网络点击量突破2亿，该剧由
徐海乔、孙晶晶、
张馨予主演。剧中孙晶晶饰演的傅佩瑶被广大网友称为“最美捉妖师”。而在同年10月播出的首部聚焦“蓝盔战士”题材大剧《维和步兵营》中，孙晶晶饰演才貌双全，有勇有谋的军嫂田爽。2019年4月，孙晶晶以总制片人的身份参加“2019春季·第十八届全国院线国产影片推介暨市场研讨会”，推出青春留学题材电影《岁月忽已暮》。该影片由
张子枫、
宋威龙、
姜潮主演，立足留学生的情感生活，讲述了学霸留学生从中学到大学毕业所发生的青春故事。《岁月忽已暮》在11月份入选了第28届
中国金鸡百花电影节国产新片展。在过往多年的演艺经历中，孙晶晶在银幕上塑造了许多不同的角色。《岁月忽已暮》是孙晶晶首次挑战转换身份，以总制片人的身份将这部作品影视化。孙晶晶在推介会上说：“我自己也是演员出身，一直在拍戏，这部戏是第一部自己想去做的东西，因为被该部小说吸引而决定华丽转身到投资电影的事业中去”。
2022年3月，
中国中央电视台开年大剧《
人世间》热播。该剧收视率创下
中央电视台综合频道黄金档电视剧近8年来的最高数据：CSM35城数据显示，《人世间》单集最高收视率达3.38%，收视份额达15.47%。孙晶晶在剧中出演了配角“浴池女技师”
李雪梅，此次出演的角色虽然在剧中戏份不多，但却对扳倒剧中贪腐角色龚维则起到了推动作用。孙晶晶在剧中对李雪梅的演绎也引起了广大网友的弹幕评论。2024年1月19日，孙晶晶参演的古装爱情喜剧《
五福临门》开机。2024年6月2日，孙晶晶出演的电视剧《墨雨云间》播出。8月6日，孙晶晶参演的古装仙侠剧《衡门有狐-临江仙》杀青。9月13日，她主演的古装动作电影《长安秘闻录之聂隐娘》上映。
孙晶晶出道仅一年，就接拍了几部大戏，她入戏非常快，演技也获得不少同行的认可。她属于言行颇为大胆的艺人，充满知性魅力，同时她从不刻意营造性感形象，也从不隐藏她的想法。她曾参与过性感照片的拍摄，但在照片上她更多地是在传达一种青春的美好与活力。（
新浪娱乐 评）
孙晶晶拥有美丽的外貌，迷人的气质，活泼开朗的性格，而且她的演技也非常全面。在电视连续剧《
梦里花落知多少》中，她以甜美的微笑和幽雅的气质，成功地诠释出角色“
林岚”的神韵，不少观众被她的演技所打动。（新浪娱乐 评）
在《
维和步兵营》中孙晶晶饰演了“最美军嫂”田爽，在该剧中孙晶晶展示了她作为专业演员的素养，这部剧的拍摄过程非常艰苦，但只要是为了角色拍摄需要，她可以做出任何努力。孙晶晶极度热爱工作，每次充完电后都会无比热心地投入到下一份工作中，而生活中的她则是一个爱笑又自由的女孩。（网易娱乐 评）