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，毕业后进入北京人艺工作。
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》中担任女主角“兰花花”；11月，参演的电视剧《母仪天下》播出。
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》；在电影《给我一支枪》中担任第一女主角，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。
孙茜
2012年3月，参演孙俪主演的古装剧《后宫甄嬛传》，饰演崔槿汐；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，在于冯远征、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。
2014年3月，主演都市情感电视剧《婚战》，饰演一名妇产科医生“谢婉婷”。
2014年5月，与刘小锋、蒋勤勤主演的电影《一号目标》上映。
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，参演爱情电影《爸爸的3次婚礼》。
2018年2月9日，参加《育儿大作战》第三季。2月17日，参加2018丝路春晚。5月24日，参加江苏卫视真人秀《我们仨》播出。7月，参加综艺节目《小儿大健康》。9月22日，参加综艺节目《我就是演员》。孙茜的丈夫蔡远航是83版《西游记》中小唐僧的扮演者，某大型集团的副总裁。2007年，两人通过相亲认识。
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，领取结婚证，8月4日，蔡远航与孙茜告别六年爱情长跑，在北京某五星级酒店，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、胡军、朱军、梁天、英壮、李艾、李菁等出席，老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B超照宣布怀孕，同时还晒出自己和丈夫的童年照，感慨：“三年，三个人，三颗心，谢谢生命的力量”。
2017年2月15日，孙茜老公蔡远航在朋友圈晒出两张照片，称孙茜临盆，在美国诞下小王子。蔡远航写道：“终于，我们的小王子降临了！顺产，7斤2两，母子平安。感恩！老婆辛苦了。”
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（敦淇评价）；孙茜在剧中礼仪最到位 ，是一个塑造能力特别强的演员（郑晓龙评价）；孙茜是个特别善良的女孩，爱花，爱草，爱动物，更爱人（孙俪评价） 。
