孙怡生于吉林集安，8岁开始学习电子琴，到12岁时她的电子琴水平已满级（九级）。那时，孙怡的妈妈觉得再学下去只是浪费时间，于是便决定让她转学钢琴。之后，孙怡的钢琴水平也同样学到了满级（十级）。
2013年，大专毕业的孙怡因为喜欢表演，便前往北京参加了一个表演考前班，准备参加第二年的中央戏剧学院艺考。而就在此时，她认识了自己的第一个经纪人，并获得了在一部影视剧中出演小角色的机会，孙怡也因此正式进入演艺圈发展 。
2015年，孙怡与张若昀、邓伦、张雪迎联袂主演了改编自同名小说的青春爱情剧《十五年等待候鸟》，并在剧中饰演了外形平凡，却智商颇高的女主角黎璃 ，而她也因此赢得了更高的关注度与人气 。
2016年3月，孙怡与韩东君搭档主演了革命热血剧《迷雾围城》，并在剧中饰演了温婉贤淑又高冷精明的女主角秦桑 ；随后，因在《欢·爱》中的出色表现，孙怡连续摘得了第19届上海国际电影节亚洲新人奖最佳女演员 、第11届华语青年影像论坛年度新锐女演员的荣誉 ；同年，她还与钟汉良、马天宇合作主演了现代都市情感剧《凉生，我们可不可以不忧伤》 。
2017年，孙怡与邓伦搭档主演的青春爱情剧《因为遇见你》在湖南卫视黄金档播出 ，她在剧中饰演了身世复杂，外表霸道又内心细腻，还有一双至美巧手的馄饨店小妹张果果 ，而该剧则以52城平均1.93，全国网平均3.26的收视成绩获得了全国同时段电视剧收视冠军 ；12月，凭借《因为遇见你》获得安徽卫视国剧盛典年度新晋女演员 。 孙怡
2018年，孙怡与白敬亭搭档主演了现代都市励志剧《初晨，是我故意忘记你》，其在剧中饰演的是女主角黎初遥 ；3月，与韩东君搭档主演的民国传奇剧《人生若如初相见 》开播，其在剧中饰演看似温婉柔弱、善良贤淑，实则高冷执念、精明谨慎的女主角秦桑 ，而秦桑角色曲《初见初恋》也由孙怡演唱 ；10月，她还发行了个人的首张音乐EP《等光》 。
2019年3月14日，孙怡发布了个人单曲《宅旅行》 ；9月，其主演的红色革命剧《暴风骤雨》播出 ，她在饰演的角色则是敢做敢说，敢恨敢爱，颇有个性能为的女孩 。
2020年6月4日，孙怡发布了个人单曲《对的人》 ；同年，她还与吴刚、黄子韬等合作出演了都市情感剧《新名利场》，并在剧中饰演女主角丁沫沫；11月23日，与金瀚搭档主演的古装言情剧《今夕何夕》在腾讯视频播出，其在剧中饰演了拥有莲身的“半仙”冬月 ；11月27日，孙怡与白敬亭搭档主演的都市青春励志剧《与晨同光》开播。
2021年4月，主演古装传奇剧《风起陇西》 ；6月28日，与张彬彬主演的现代情感剧《我和我们在一起》开播，她在剧中则饰演了女主角夏颜 ；而其主演的古装剧《绣春刀·山河之影》也于同日开机 ；7月，以“观察团”成员参加了综艺节目《再见爱人》 ；9月8日，主演的电视剧《你好检察官》在浙江卫视、优酷播出，其在剧中饰演的是女主角姜文静 ；参演综艺《妈妈，你真好看》。
2022年1月6日，孙怡参加了中国文联春晚的录制 ；1月21日，参加虎年央视春晚的首次联排 ；’2月1日，参加的北京广播电视台春节联欢晚会播出，其在晚会上则表演了小品《景阳冈轶事》 ；2月2日，在播出的“百花迎春——中国文学艺术界春节大联欢”上演唱了歌曲《理想》 ；3月，出演电视剧《为有暗香来》 。
一家三口
生活中孙怡是个大大咧咧的女孩儿，喜欢经常在网络上与粉丝们互动交流，没有明星架子的她则被粉丝们亲切的称为“怡宝” 。2016年10月，孙怡与男演员董子健在微博公布恋情 。次年9月22日，孙怡与董子健的女儿出生 。
2015年，孙怡随电影《欢·爱》剧组出席了北京国际电影节 ；同年，孙怡还与包贝尔等人共同出席了东京国际电影节 。
2021年7月，董子健孙怡夫妇为河南暴雨灾情捐款100万元 。2022年3月，参演歌曲《灯火》抗疫特别版，为吉林加油。
在青春剧《十五年等待候鸟》中孙怡饰演女主黎璃，其邻家女孩的清新形象，让人眼前一亮。因长相甜美、笑容阳光在网络上拥有颇高人气，而在郑晓龙导演的古装剧《芈月传》中她也担任了重要角色（腾讯娱乐评 ）。 孙怡
在第五届北京国际电影节开幕式上孙怡红毯服装造型十分大胆，深V甜美的公主裙，上身却若隐若现，配上其清纯俏丽的面容，整个人显得仙气十足。而2015年孙怡有多部作品上映，可谓冲劲儿十足，颇有小花旦气势（网易娱乐评 ）。