2001年在《老爸百分百》中饰丁菲菲一角。随后参演《追梦组合》,担任主演于剧中饰演张雪妹 。参演《冬天不冷》,扮演角色邓鹿。2003年参演《李卫当官》。2004年孙菲菲主演中韩合拍片《北京,我的爱》,饰演女主角温婉善良的杨雪,该片使孙菲菲在韩国迅速走红;随后参演《萍踪侠影》,扮演调皮可爱的静公主。2005年出演电视剧《开创盛世》,饰演飞扬跋扈的月容公主;参演电视剧《七剑下天山》,饰演董小宛;主演张纪中版《碧血剑》,饰演女主角九公主。2006年参与拍摄电视剧《楚留香》,饰演楚留香的红颜知己李红袖。2008年参演电视剧《玫瑰江湖》,饰演女一号沈斯如;出演古典传奇电视剧《孔雀东南飞》,饰演女一号刘兰芝。2009年参演电影《人皇伏羲》,孙菲菲出演传说中的大地之母“女娲”一角色。4月参演电视剧《内线》,孙菲菲剧中出演地下党员“报春鸟”,搭档钟汉良。参演汉宫大戏《美人心计》,饰演皇后青宁。2010年出演《碧波仙子》,该剧改编自戏曲名段,由孙菲菲联袂香港古惑仔陈小春共同主演,讲述了鲤鱼仙子和凡人李安之间的传奇爱情。2011年出演《麻姑献寿》,饰演女一号仙女麻姑。2012年参演《宫锁珠帘》,剧中扮演皇后。2013年主演电视剧《内线前传》,出演角色美女特工楚香雪。2015年,领衔主演的恐怖电影《诡影迷情》于11月27日登陆全国院线。2016年参演电视剧《好想好想爱上你》,饰演一个有些虚荣,怀有爱情梦,爱情却几多坎坷的“白骨精”。