孙茜早年曾在中国人民武装警察部队服役，拥有过一段宝贵的军旅生涯。从部队退役之后，她凭借不懈的努力成功考入中国传媒大学（其前身为北京广播学院）表演专业，接受了系统而专业的表演训练。大学毕业后，孙茜顺利进入北京人民艺术剧院，开启了她在话剧舞台上的艺术旅程。在北京人艺工作期间，她陆续参与演出了《骆驼祥子》、《日出》、《北京人》以及《小井胡同》等多部深受观众喜爱的经典舞台作品，积累了丰富的表演经验。到了2013年，在北京人民艺术剧院的重要院庆剧目《甲子园》中，孙茜担纲出演了女主角陈爱林，其精湛而动人的演绎赢得了业界与观众的广泛认可，并因此荣获了当年话剧表演领域的重要奖项——话剧表演学院奖的最佳主角奖，这标志着她的舞台艺术成就达到了一个新的高度。
二零零四年，这位演员正式开启了她的演艺生涯，首次在电视剧《逆水寒》中亮相。次年，她继续在电视剧《马鸣风萧萧》中参与演出，进一步积累了表演经验。到了二零零八年，她迎来了一个重要的角色，在电视剧《爱在战火中》中担纲女主角，成功塑造了“兰花花”这一形象；同年十一月，她参演的另一部电视剧《母仪天下》也如期与观众见面。二零零九年，她在电视剧《雾柳镇》中挑战了性格热辣且叛逆的女土匪“小妹”一角，展现了其角色塑造的多样性。二零一零年六月，由刘小锋主演的电视剧《尖刀》在山东、云南、河南及陕西四家卫视同步播出，她在剧中饰演了女主角万淑芬，其表现获得了观众的关注；同年十二月，她又在胡军主演的电视剧《金婚风雨情》中出演，饰演了胡军所扮演角色的妹妹耿玲；此外，在同一年，她还完成了个人首部电影作品的拍摄，在电影《给我一支枪》中饰演了女主角雨婷，这标志着她的事业版图从电视剧领域扩展到了大银幕。
二零一一年，孙茜在电影《铁血丹心》中成功塑造了宋庆龄这一历史人物形象。进入二零一二年三月，由孙俪、陈建斌等众多实力派演员联袂出演的古装宫廷剧《后宫甄嬛传》正式与观众见面，孙茜在剧中诠释了崔槿汐这一重要角色，她所演绎的那位温婉体贴、充满智慧的槿汐姑姑，以其独特的魅力深深打动了广大观众，成为剧中令人难忘的亮点；同年七月，她参演的另一部电视剧《三进山城》登陆荧屏，孙茜在此剧中挑战了女特工钱华这一充满刚毅与果敢的角色；到了九月，她在作品《长白山下我的家》里化身为善良贤淑的传统女性金贞淑，展现了其角色塑造的多样性；十二月，在与冯远征、杨立新共同主演的电视作品《怪医文三块》中，孙茜则突破自我，饰演了一位性格泼辣、直爽率真的北京大妞儿车菊花，进一步拓宽了戏路。二零一三年四月，她与濮存昕、龚丽君等艺术家合作，参演了北京人民艺术剧院为庆祝建院六十周年而精心筹备的献礼剧目《甲子园》，并担纲女主角陈爱林，在话剧舞台上绽放光彩。同年十一月，全国话剧优秀剧目片断展演暨第三届学院奖颁奖活动于中央戏剧学院隆重举行，孙茜凭借其在话剧《甲子园》中的精湛演技和出色表现，赢得了评委会专家们的一致高度评价，最终荣获由中央戏剧学院颁发的学院奖最佳主角奖，这是对其舞台表演实力的重要肯定。二零一四年一月，她加入了由孙红雷、海清领衔主演的战争题材大戏《二炮手》，在剧中饰演了命运多舛的女性角色杨巧儿；三月，孙茜主演了都市情感电视剧《婚战》，与演员王志飞搭档饰演一对夫妻，她所扮演的妇产科医生谢婉婷，专业而富有情感，展现了当代职业女性的风采；五月，由她与刘小锋、蒋勤勤共同主演的电影《一号目标》登陆院线，孙茜在片中饰演了英勇无畏的红色女特工何海宁；十二月，她重返北京人艺舞台，在经典话剧剧目《骆驼祥子》中挑战了性格鲜明的经典角色虎妞，其表演收获了业界与观众的广泛好评。二零一五年十一月三十日，由著名导演郑晓龙执导的电视剧《芈月传》播出，孙茜在剧中饰演了向氏一角。二零一六年四月，她在重大革命历史题材电视连续剧《红星照耀中国》中客串出演，饰演了上海地下党政治局办事处负责人朱端绶，展现了革命者的沉着与坚定；同年十一月，其参演的电影《一句顶一万句》上映，她在片中饰演了章楚红；此外，在同一年播出的电视剧《识汝不识丁》中，她饰演了陈文帝的皇姐陈婧，再次展现了其在古装剧领域的驾驭能力。二零一八年二月，孙茜受邀加盟综艺节目《育儿大作战》第三季，作为明星“花漾育儿团”的一员参与录制，通过节目学习并分享了诸多实用的育儿心得与经验；六月，由她主演的电视剧《灵与肉》正式播出；七月，北京人艺年度新排大戏《玩偶之家》在首都剧场隆重上演，孙茜在剧中饰演了女主角娜拉，这一经典戏剧角色的演绎充分展现了其深厚的舞台功底；九月二十九日，她参加了演技竞演类励志综艺《我就是演员》第四期的录制，在节目中饰演了《盲山》中的陈春丽一角，并凭借出色的表现成功晋级。二零一九年二月四日，在二零一九年中央广播电视总台春节联欢晚会的舞台上，孙茜与尚大庆、李文启、黄晓娟、佟大为、杨紫、王自健、李闯等演员共同表演了小品《站台》，为全国观众带来了欢乐；同年九月二十八日，她参与的节目《今天是你的生日——庆祝新中国成立70周年优秀国产影片特别推介》播出，并在节目中倾情演唱了歌曲《我的祖国》。二零二零年八月五日，由孙茜搭档孟浩强主演的当代农村题材电视剧《枫叶红了》正式播出，她在剧中饰演的角色进一步展现了其作为演员的多样可能性。
二零二一年二月十一日，演员孙茜登上了《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》的舞台，她与李文启、黄晓娟、尚大庆、佟大为、王丽坤、秦昊、王砚辉、王圣迪、娄艺潇等众多艺人合作，共同献演了小品《阳台》，为观众带来了欢乐。紧接着在二月二十六日，她又参与了《2021年中央广播电视总台元宵晚会》的录制，与李文启、尚大庆等人一同演唱了歌曲《卖汤圆》，展现了其多才多艺的一面。同年五月十五日，由她联合主演的重大历史革命题材电视剧《中流击水》在中央电视台综合频道（CCTV1）与央视频平台同步播出，获得了广泛关注。十月二日，她参演的电视剧《功勋》之《默默无闻张富清》也顺利与观众见面。到了十二月，孙茜回归话剧舞台，主演了北京人民艺术剧院出品的话剧《她弥留之际》，收获了业内外的好评。同月二十七日，她有两部电影作品传来新消息：参演的电影《生死速度》正式定档，同时另一部参演的电影《穿过寒冬拥抱你》也进入了公众视野。 进入二零二二年八月，孙茜参演的另一部电影《无负今日》宣布定档，并于九月十日正式上线播出。九月十七日，她参与了全国首档全民国防教育日特别节目《国防公开课》，在节目中表演了戏剧《守护》，传递了国防教育理念。十一月二十日，她参加了节目《央视频之夜》，并倾情演唱了歌曲《不谓侠》。十二月，她参演的电视剧《第五名发家》顺利完成拍摄，宣布杀青。 二零二三年一月二十一日，孙茜再次亮相《2023年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与搭档们表演了小品《初见照相馆》；同日，她还参加了《2023春晚倒计时》的活动。三月三十一日，她受邀出席第三届新时代国际电视节斑彩螺奖颁奖典礼，并担任了专家评委，以专业视角参与评审工作。六月二十二日，她随中央广播电视总台文艺节目中心《乐游天下》栏目组前往湖南汨罗，参与匠心制作的《又逢端阳好时节》专题节目；该节目于当日首先在CCTV-15音乐频道首播，随后于六月二十二日在CCTV-3重播，并于六月二十三日在CCTV-15再次重播，孙茜在节目中演唱了《端午》。十月十九日，她参演的《雾中系铃人》在腾讯视频平台上线播出。十二月十五日至十七日，她主演的北京人民艺术剧院小剧场话剧《她弥留之际》在国家大剧院台湖剧场成功上演。 二零二四年二月七日，孙茜参加了《2024山东春节联欢晚会》，并表演了舞台情景剧《寻找杨子荣》。四月十九日，她参演的电视连续剧《燃烧吧，梦想》正式播出。九月二十日，她参演的《记忆消失前》登陆院线公映。九月二十四日，她参与的综艺节目《小闯横莱坞》在芒果TV平台播出。十二月二十三日，她参演的短剧《三井胡同的夏天》在线上平台发布。 二零二五年一月十一日，孙茜参加了节目《甄嬛爱不停——甄嬛传小主节晚会》。同月，她担任了中央广播电视总台《2025年春节联欢晚会》所推出的无障碍转播（视障版）的“声音向导”，为视障观众提供专业的讲述服务。一月二十九日，她参加的《2025年江苏卫视春节联欢晚会》播出，并在其中表演了小品《摊上大事》。九月六日，她参演的《烽火战歌》第六期节目《薪火·青春热血的传承》播出。九月十八日，她参演的电影《731》上映；十月十三日，另一部她参演的电影《靠近我 看见你》也登上大银幕。十二月二十一日，她参演的电影《西门鸡角弄》如期上映。 二零二六年二月二十日，孙茜参演的电视剧《岁月有情时》正式播出，为其艺术履历再添一笔。
二零零七年，演员孙茜在亲友的安排下参与了一次相亲，由此结识了蔡远航。蔡远航的身份颇为特别，他不仅是某知名企业的副总裁，更因童年时在八三版电视剧《西游记》中饰演“小唐僧”一角而为观众所熟知。两人的感情稳步发展，直至二零一二年三月二十二日的夜晚，蔡远航在北京繁华的世贸天阶，借助那面巨大的电子屏幕，以一场浪漫而公开的方式向孙茜求婚，场面令人感动。次年，这对恋人正式登记结婚，成为合法夫妻。同年八月四日，他们的婚礼在北京一家五星级酒店隆重举行，现场由主持人春妮担纲司仪，著名表演艺术家濮存昕受邀担任主婚人。婚礼嘉宾阵容堪称盛大，包括戏剧界泰斗蓝天野、演员冯远征夫妇、导演郑晓龙夫妇、以及孙俪、胡军、朱军、梁天、英壮、李艾、李菁等多位演艺界人士。值得一提的是，德高望重的艺术家蓝天野先生更是以新郎家长的身份出席了典礼，为这场婚礼增添了特别的温情。二零一六年八月二十六日，孙茜在个人微博上分享了一组充满怀旧气息的照片，其中既有她与丈夫蔡远航的童年旧照，更包含了一张超声波检查图像，图像中那个小小的胎儿轮廓，向公众含蓄地宣告了他们即将迎来新生命的喜讯。二零一七年二月十五日，孙茜在美国顺利产下一名健康的男婴，从此身份升级，开启了为人母的幸福旅程。时间来到二零一九年十一月，孙茜与蔡远航夫妇一同受邀参与了节目《为爱下厨》的录制，他们走进普通渔民的家庭，体验别样的生活，并在节目中娓娓道来，分享了属于他们这个小家庭的诸多温暖而甜蜜的生活故事。
二零一八年，在一档名为《我就是演员》的综艺节目录制期间，演员孙茜与张小斐共同合作演绎了作品《盲山》。然而，随后节目组所释放出的部分幕后花絮却显示，孙茜在准备过程中将大量精力投入于对角色背景与行为逻辑的细致梳理，这一做法间接导致两位演员未能拥有充足的共同排练时间。该片段经播出后，迅速在网络上引发广泛讨论，不少观众对孙茜的工作方式提出质疑与批评。面对部分网友的指责，孙茜随后公开回应称：“我首先要为给各位带来的不佳观感表示歉意，但需要说明的是，节目中呈现的片段仅是剪辑后的花絮内容，由不同时间点的镜头拼接而成，其中可能存在语境上的割裂，恳请大家不要因此对我产生误解。”而在后续接受的深度专访中，孙茜进一步反思了这一事件，她表示倘若时光能够倒流，自己有机会重新面对那次引发争议的合作环节，她依然会坚持对于角色理解与塑造的认真态度，但同时也会更加注重与搭档演员张小斐之间的及时沟通与协调，以确保排练过程更为顺畅，避免产生不必要的误会。
在2025年9月18日，由孙茜参与演出的重要影片《731》正式登陆各大院线与观众见面。她在片中塑造的林素贤这一角色，虽然拥有真实而完整的姓名，但在影片所呈现的压抑环境中，这个名字却极少被他人提及——正如片中许多其他人物一样，她被一个毫无温度的四位数编号“1213”所替代，成为了一个被系统抹去个人身份的符号。作为一名被囚禁于“四方楼”内的犯人，林素贤同时兼具着专业医生的冷静理智与孕期女性的生理脆弱，这种多重且矛盾的身份叠加，使得该角色从故事开端便承载了远超个体的、深厚的历史与人文意义。孙茜在回顾创作过程时坦言，拍摄这部电影时，她从未感到自己是在“表演”一个角色，而是真切地沉浸其中，与林素贤共同生活、共同承受那段岁月中的苦难，并与那些在历史瞬间里逝去的生命产生了深刻的情感共鸣。她进一步阐述道，作为当代的文艺工作者与电影人，肩负着让这段不应被遗忘的历史重新进入公众视野的责任，她期望能通过《731》这部作品，促使更多观众以史为镜，深入反思战争的残酷本质，并由此发出对持久和平的深切呼唤。
在电视剧《甄嬛传》中，孙茜凭借对“槿汐姑姑”一角的精彩演绎，给观众留下了极为深刻的印象。她所塑造的这一人物形象端庄大气、机智聪慧，且举止始终保持着一种沉稳得体的风范。其表演细腻到位，既能精准传递角色的内心世界，又完美地融入整体叙事，毫不喧宾夺主，将“甄嬛党”核心成员所应有的从容气度诠释得恰如其分。这一出色表现赢得了广大观众对其演技的高度认可与持续支持。戏外的孙茜为人单纯善良，生活作风朴实无华，在剧组中以其严谨认真的态度著称，尤其在剧中各类宫廷礼仪的呈现上极为考究到位，展现了一名专业演员深厚的塑造能力与职业素养。此外，生活中的她是一个内心充满温情的女孩，热爱自然，珍视花草，善待动物，更以一颗真诚友善之心关怀身边的人。