2003年，孫儷主演的電視劇《玉觀音》開播，出演女主人公安心。憑藉在此劇中的出色發揮，孫儷獲得了第22屆中國電視金鷹獎“最受觀眾喜愛的女演員”獎和“最具人氣女演員”獎。
2004年，孫儷出演《一米陽光》、《紅粉世家》、《風雨西關》、《血色浪漫》等多部電視劇，她參演的影視作品較多是年代戲中的偶像劇。
2005年，孫儷出演電視劇《幸福像花兒一樣》，在此劇中認識現任丈夫鄧超；同年還參演了《天和局》。
2006年，孫儷首次出演現代偶像劇《屋頂上的綠寶石》。同時，她還尋求影壇方面的發展，參演了與李連杰合作的《霍元甲》，憑此片獲第28屆大眾電影百花獎最佳新人獎。
2007年，孫儷出演電視劇《新上海灘》的馮程程，還參演了《一世情緣》；同年，入圍第3屆“全國十大社會公益之星”的名單。
2008年，孫儷與鄧超以熒幕情侶檔出演電視劇《甜蜜蜜》；同年參與陳嘉上導演的電影《畫皮》飾演夏冰；7月參演汶川地震公益短片《2008分之一》；9月1日北京殘奧會聖火在上海傳遞，孫儷成為第57棒火炬手。
2011年，孫儷出演電視劇《後宮甄嬛傳》，在劇中飾演甄嬛，因其在《甄嬛傳》裡出色的演技，孫儷獲得2012年國劇盛典最佳女主角，並獲得兩項提名，上海杜莎夫人蠟像館也為她在戲中“皇太后”造型塑造蠟像。同年參演了與麥兆輝、莊文強導演合作的《關雲長》及陳嘉上導演的《畫壁》。
2015年11月30日，《羋月傳》在東方衛視和北京衛視開播，該劇播出後以34城收視達4.012，平均收視分別為2.867和2.809的數據創東方衛視12年來電視劇收視紀錄，收視位列2015年聯播劇第一，同時，網絡播放量也突破200億 ，孫儷憑藉羋月一角於2016年6月獲得第22屆上海電視節白玉蘭獎最佳女主角獎。
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