孙道临于1921年12月18日出生在一个充满文化氛围的知识分子家庭。早在1936年，年仅15岁的孙道临便展露出文学才华，创作了一篇短篇小说《母子俩》，并成功发表在名为《大鹏》的学校刊物上。1938年，他顺利考入燕京大学哲学系，在校期间积极参与校园戏剧活动，成为燕京剧社的重要成员，先后出演了《雷雨》、《生死恋》等多部经典话剧作品。1941年，由于珍珠港事件爆发，燕京大学被迫关闭，孙道临的学业也因此中断。自1943年起，他陆续加入中国旅行剧团、上海国华剧社等多个专业演剧团体，继续投身于戏剧事业。1944年，孙道临的戏剧生涯进一步拓展，开始同时担任北京南北剧社的演员与编导，并兼任上海国华剧社的演员。抗日战争胜利后，他选择返回燕京大学完成学业，最终于1947年顺利毕业，并在同年加入了北平艺术馆，开启了他艺术道路上新的阶段。
一九四八年，孙道临在上海清华影业公司开始了他的演员生涯，并参与了由金山组织该公司改编的剧情电影《大团圆》。次年，他正式进入上海电影制片厂工作；就在同一年，他与著名演员赵丹、吴茵共同主演了剧情电影《乌鸦与麻雀》，凭借在此片中的出色表现，他在中国文化部1949年至1955年举办的优秀影片评奖中荣获个人一等奖。随后，在作品《乌鸦与麻雀》中，他成功塑造了华洁之这一角色。一九五零年，他与姚向黎、桑夫携手，主演了另一部剧情电影《民主青年进行曲》。一九五一年，他又与舒绣文、柯刚合作，联合主演了剧情电影《女司机》。到了一九五四年，孙道临与李玲君合作主演了战争题材电影《渡江侦察记》，他在片中饰演特派侦察部队的李连长。为了深入理解和生动演绎这一角色，孙道临亲自前往侦察部队体验生活，与战士们同吃、同住、一同参加日常训练，全身心融入军旅环境。即便在拍摄期间曾发高烧至四十度，他依然坚持前往南京完成外景戏的拍摄，充分展现了其专注而敬业的工作态度。
一九五五年，孙道临与著名演员上官云珠等人携手，共同参演了一部剧情电影《南岛风云》，开启了其艺术生涯中又一个重要阶段。次年，即一九五六年，他再次与王丹凤、张瑞芳等优秀影人联合主演了剧情电影《家》，进一步展现了其深厚的表演功底；同年六月二日，由他与李保罗合作主演的剧情电影《春天来了》正式公映，获得了观众的关注。而在作品《春天来了》中，他则生动塑造了鲁淮生这一角色。时间来到一九五七年，孙道临与李玲君、刘非联合主演了剧情电影《不夜城》，他在片中成功诠释了大光明纺织印染厂老板张耀堂的儿子张伯韩，将人物复杂的心路历程刻画得入木三分。一九五八年，他与秦怡共同主演了剧情电影《红色的种子》，两人的默契配合成为影坛佳话；同年，他还与袁霞搭档主演了剧情电影《永不消逝的电波》，在片中饰演八路军的电报专家李侠，其精湛的表演深入人心；此外，他亦发挥其声音才华，为剧情电影《王子复仇记》中的王子哈姆雷特进行了中文配音工作。在作品《永不消逝的电波》中，他再次饰演了李侠这一经典形象。一九五九年，由他参与出演的剧情电影《万紫千红总是春》如期上映。一九六一年，他与于蓝合作主演了剧情电影《革命家庭》，饰演一位由祖母抚养长大的青年江海清，角色质朴而富有感染力；同年，他还出演了由刘琼执导的冒险题材电影《51号兵站》，拓宽了表演戏路。一九六二年，孙道临因其卓越的艺术成就，被评选为“新中国二十二大影星”之一，这是对其电影事业的极高肯定。一九六三年，他与谢芳、上官云珠联合主演了剧情电影《早春二月》，在片中饰演一位在时代洪流中为追寻革命真理而深感苦恼与彷徨的知识青年肖涧秋，其表演细腻传神，令人印象深刻。
一九七九年，孙道临与王铁成、俞平两位演员共同主演了人物传记电影《李四光》，他在片中成功塑造了潜心于学术探索的地质学家李四光的形象。次年，即一九八一年，他受邀为传记纪录片《鲁迅传》担任旁白解说，以其深沉而富有感染力的嗓音为影片增添了厚重的历史质感。一九八二年，孙道临与日本著名演员三国连太郎合作，主演了剧情电影《一盘没有下完的棋》，他在片中饰演被誉为“江南棋王”的围棋名家况易山，同时兼任该片的中方艺术顾问；这部影片于当年九月十五日在日本与中国同步上映，并荣获了日本电影学院奖的优秀作品奖项。值得一提的是，在《李四光》中，他同样饰演了李四光这一角色。一九八四年，孙道临首次尝试自编自导自演，创作了剧情电影《雷雨》，他在片中刻画了专制而伪善的煤矿主周朴园，该片改编自曹禺先生的同名经典话剧，上映后获得了上海电影制片厂颁发的小百花奖。一九八六年，他再次自导自演了剧情电影《非常大总统》，进一步展现了其全面的艺术才华。一九八八年，孙道临登上中央电视台春节联欢晚会的舞台，与姜昆、侯耀文、王刚等知名人士共同担任晚会主持人。一九九二年，他执导了根据肖复兴小说改编的剧情电影《继母》。一九九五年是孙道临收获荣誉的重要年份，他先后获得了电影世纪奖最佳男演员奖以及第五届中国电影表演艺术学会颁发的特别荣誉奖，同年还被授予了“国家有突出贡献电影艺术家”这一崇高称号。一九九七年，他出版了个人创作的诗歌散文集《走进阳光》。进入新世纪，二〇〇〇年，孙道临与姚寿康联合执导了传记电影《詹天佑》，影片生动讲述了詹天佑克服万难修建铁路的感人故事，该片先后荣获第七届中国电影华表奖最佳故事片奖以及中宣部“五个一工程奖”。二〇〇五年，在中国电影诞生百年之际，孙道临被评选为中国电影百年百位优秀演员之一，为其辉煌的艺术生涯再添一项重要肯定。
二零零七年二月二日，一座以著名电影艺术家孙道临先生命名的孙道临电影艺术馆正式建成并对外开放。同年十二月二十八日，孙道临先生因突发心脏病，于上海华东医院不幸与世长辞，享年八十六岁。为了深切缅怀这位为中国电影事业作出卓越贡献的艺术家，一系列纪念活动随后陆续展开。二零零八年一月三日，孙道临先生的遗体告别仪式在上海龙华殡仪馆庄重举行；一月五日至六日，中国电影资料馆专门策划并举办了“孙道临经典电影回顾展”，通过放映其代表作来回顾他的艺术生涯；一月十三日，《艺术人生》节目录制并播出了纪念孙道临先生的特别节目；二月十九日，一场题为“梦游天姥吟留别——怀念孙道临音乐朗诵会”的演出在北京中山公园音乐堂深情上演。同年十二月二十八日上午，孙道临先生墓地落成暨铜像揭幕仪式在上海宋庆龄陵园举行，其纪念铜像与墓地成为影迷追思的场所；当日下午，另一场以纪念孙道临为主题的诗歌朗诵会在上海影城举行，现场同时发售了相关纪念书籍《孙道临传》。这些活动全面而深情地表达了电影界与社会公众对孙道临先生的崇高敬意和无限追思。
孙道临先生的父亲是孙文耀先生。在二十世纪六十年代，孙道临与著名的越剧表演艺术家王文娟女士喜结连理，组建了家庭。他们二人的结婚照记录了这段美好的姻缘，照片中的孙道临与夫人王文娟神情幸福，洋溢着温馨的氛围。在家庭生活中，孙道临也留下了不少与家人共处的珍贵瞬间，例如在家中拍摄的生活照，展现了他私下亲切而平实的一面。此外，孙道临先生与文艺界及其他领域朋友的合照也颇为丰富，这些影像不仅反映了他广泛的社交圈，也从侧面体现了其个人在艺术与生活中所受到的尊重与喜爱。
在孙道临先生所诠释的每一个银幕角色之中，都始终萦绕着一股鲜明而独特的知识分子气质。即便他所塑造的是一系列英勇的解放军指挥员或深入敌后的地下工作者这类典型的银幕英雄形象，这些人物也与同时期其他演员所呈现的工农兵英雄或普通战士角色存在显著区别。他的表演深刻展现了知识分子在革命烈火中经受考验、锻炼成钢，最终成长为人民英雄的独特历程与精神特质。纵观孙道临的一生，这既是一位充满思辨精神的电影艺术家的一生，同时也是一位典型中国知识分子的一生。他通过自身精湛的形体控制与演技锤炼，成功塑造了一代中国知识分子在银幕上的形象序列，使其成为“五四”新文化精神与当代中国知识分子风骨的一种视觉象征与形象标识，这一贡献在文化领域具有不可替代的重要价值。不仅如此，孙道临还通过涉猎广泛、内容丰富的各类文化活动，生动展现了一位知识分子所应具备的历史使命感与积极的社会参与意识。他的言行与选择，清晰地折射出一位知识分子的良知、职业操守以及深沉的社会责任感。作为一名以电影艺术为主要表达手段的文化工作者，孙道临始终以其具体的艺术实践和人生行动，真切地诠释并践行了文化人的时代使命与社会担当。