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”。