一九八九年，年仅十岁的孙艺菲凭借出色的天赋与努力，成功考入北京舞蹈学院附属中等舞蹈学校，在校期间主修的专业方向为古典芭蕾舞。经过七年系统的舞蹈训练，她于一九九六年正式毕业，随后被分配至广州芭蕾舞团，成为一名职业芭蕾舞演员。在剧团工作两年后，孙艺菲于一九九八年作出了一个重要的人生选择——她离开广州，前往北京电影学院表演系进行短期进修，以拓宽自己的艺术道路。这次进修经历进一步坚定了她的表演梦想，于是在次年，即一九九九年，她顺利通过考试，成为北京电影学院表演系本科班的一名正式学生，开启了她在影视表演领域的专业学习生涯。
自一九八九年起至二零零一年间，她陆续登台表演了多部芭蕾舞剧，包括《天鹅湖》、《胡桃夹子》、《茶花子》以及《玄风》等作品，同时也活跃于话剧舞台，参演了《小井胡同》、《暗恋桃花源》、《一个死者对生者的访问》和《家》等剧目。进入影视领域后，她的首部作品是二零零年参演的电视电影《上车，走吧》，该片由黄渤与高虎领衔主演，并荣获了金鸡百花奖的最佳电视电影奖，这标志着她演艺事业的一个重要开端。次年，她又在陈建斌主演的电影《致命的一击》中亮相，凭借出色表现获得了金鸡百花奖最佳女配角提名，进一步展现了她的表演潜力。 二零零二年，她迎来了电视剧领域的多个重要角色：在作品《救赎》中，她担纲女一号，饰演楚玉；随后在二十集电视系列剧《中国刑警之英雄本色》里，她同样出任女主角，扮演了格日勒一角；同年，她还于电视剧《玲珑女》中饰演了另一位女主角白凤音，通过这几部作品逐渐积累了丰富的表演经验。到了二零零三年，她与海清、何冰共同主演了反映改革开放初期我国知识分子命运与生活的电视剧《书香门第》，在剧中饰演寒雪，并因这一角色获得了二零零四年的电视双十佳提名奖，获得了业内的肯定；同年，她的演艺活动更为多元：在电影《非一般武警》中，她出演女二号小贾；在三十集电视剧《都是装修惹的祸》的某个“单元”里，她饰演了女主角霏霏；此外，还在二十集电视剧《我不是羔羊》中扮演了女一号杜娟，展现了她在不同剧集类型中的适应能力。 二零零四年，她在三十集电视剧《德龄公主》中饰演了女主角容龄，继续拓展着自己的角色谱系。二零零五年九月，她与魏子、邵兵合作主演了电影《日出日落》，出演葵花一角，这部影片后来获得了加拿大蒙特利尔电影节的特别贡献奖，为她的电影履历增添了亮丽的一笔。二零零六年，她参演了由马跃、苗圃主演的电视剧《贞观之治》，在剧中饰演了历史人物“文成公主”；与此同时，她还与陈宝国、连奕名联合主演了由腾文骥执导的电视剧《烈日炎炎》，在剧中饰演了新疆开拓兵团的女兵“春玲”，通过这两个截然不同的角色，进一步磨练了演技。 二零零七年，由她主演的《你是苹果我是梨》在中央电视台八套黄金档期播出，获得了广泛的观众关注。二零零九年，她与严宽、甘婷婷共同主演了由张自强执导的电视剧《生死迷局》，继续在电视荧屏上活跃。进入二零一零年，她的作品更为丰富：四月，她与小宋佳主演了电视剧《大女当嫁》，在剧中饰演了“拜金女”姜小云一角；随后，她又与陈小艺、王同辉等合作主演了《漂亮女人》；同年，她还主演了检察官涉案刑侦题材的电视剧《最后防线》，以及谍战题材的悬疑剧《生死迷局》，在后者中饰演了归国留学的心理医生杜莎莎，展现了驾驭复杂角色的能力。 二零一二年五月，她在吴秀波、海清、张嘉译主演的电视剧《心术》中饰演了刘娟一角，再次与优秀团队合作。直至二零一四年八月，孙艺菲作客《时尚家居》，并在节目中晋升为都市软装师，这标志着她在演艺事业之外，开始了个人兴趣与专业发展的新探索。
孙艺菲拥有娇小玲珑的外形与一双灵动的大眼睛，她自幼习舞，具备深厚的舞蹈功底，其专业素养与艺术表现力长期受到业界人士的广泛认可与好评。在镜头前，她的表演自然而真挚，毫无矫揉造作之感，始终以扎实的演技塑造角色。更为难得的是，她在纷繁复杂的演艺圈中始终保持低调，堪称零绯闻的典范。纵观其演艺生涯，孙艺菲在荧幕上多诠释各类正面女性形象，这些角色往往性格坚强、为人直爽，由内而外散发出一种朴实无华、真挚动人的气质，这既契合她本人的内在特质，也赢得了观众的普遍喜爱。