2010年，孙艺宁出演文谦执导的数字电影《失忆迷城》，自此开始演艺事业。

2011年，孙艺宁获得美丽宜兴中华环保形象大使最佳微笑奖。同年主演数字电影《午夜惊梦》、《警局无贼》。

2012年，在林永健主演的革命传奇剧《大抉择》中饰演尚丽晶。同年，参演冯绍峰主演的古装偶像爱情剧《兰陵王》，在剧中饰演皇后身边的婢女红萼 。

2013年，出演隋晓东执导的谍战剧《侠探高飞》，在剧中饰演从英国留学回来的数学专家贺敏，擅长破译密码，和分析数字谜语。6月，出演小柯亲手操刀创作的第一部音乐剧《因为爱情》。

2014年，在严屹宽、李依晓主演的古装武侠剧《新萧十一郎》中饰演药王谷棺材医生的师妹兰心；同年，在都市情感轻喜剧《老爸太囧》中饰演牛安安 。

2015年，参与罗晋、王丽坤主演的古装神话剧《封神》在谭俏执导的抗战剧《最后的战士》中饰演土家族姑娘阿兰朵，经历家庭巨变慢慢蜕变成为一名战地医生，并为自己的爱人牺牲。

2016年，孙艺宁出演纪念红军长征胜利80周年革命历史题材剧《长征大会师》，在剧中饰演贺子珍的警卫员钟秀霞。8月，孙艺宁主演的青春抗战剧《学生兵》杀青，在剧中饰演心怀爱国热血的女学生许可一。同年参演郑晓龙执导的《急诊科医生》，在剧中饰演只身一人来到大城市闯荡，被诱拐走上卖肾道路的刘苗。

2017年4月，主演的古装爱情剧《双世宠妃》在横店杀青，孙艺宁化身暖心小助攻，将上演一个八面玲珑忠心不二的鬼马小跟班 。6月，参演卢伦常执导的都市情感悬疑剧《读心》，在剧中饰演玉芬。8月，主演都市轻喜剧《越活越来劲》，在剧中饰演邵丽丽。11月，主演钟青执导的青春校园剧《惹上冷殿下》，在剧中饰演双面俏同桌陈青青，一人分饰两角。2018年，主演古装爱情剧《双世宠妃Ⅱ》，在剧中饰演镜心。10月，主演青春治愈情感剧《最后的我们》，饰演女主角纪之夏。 2019年，主演民国悬疑剧《潜梦追凶》，在剧中饰演千金小姐白灵犀。7月，主演青春职场偶像剧《你听起来很甜》，饰演女主剧夏小宁。