飾演的再見艷陽天Ⅱ劇照1999年,客串呂良偉,俞小凡主演的古裝神話劇《菩提達摩傳奇》,在第三單元中飾演雙環,自此正式進入娛樂圈；同年主演個人首部電影《操心家長》,在片中飾演黃老師。2000年,與徐懷鈺,郭晉安聯合主演古裝神話劇《天地傳說之魚美人》,在劇中飾演與張子游有婚約的宰相之女金牡丹；與李亞鵬,蔣勤勤主演偵探懸疑劇《神探科藍》,在劇中飾演堅強美麗的女護士林浩穎。2002年,在關詠荷,趙文卓主演古裝武俠劇《書劍恩仇錄》中飾演腦筋精靈刁轉的李沅芷。孫莉2004年,在胡歌,劉亦菲主演的古裝仙俠玄幻劇《仙劍奇俠傳》中飾演女媧族后裔林青兒。2006年,領銜主演李國立執導的古裝神話單元劇《聊齋奇女子之宦娘》,在劇中飾演愛上小生溫如春的趙宦娘。2008年2月,孫莉接替袁泉在新版《暗戀桃花源》中飾演云之凡。2009年,與保劍鋒聯合主演賴水清執導的年代愛情劇《再見艷陽天》,在劇中飾演出身貧農家庭的姑娘謝秀巧,后退出娛樂圈。2014年,黃磊攜女兒參與親子節目《爸爸去哪兒第二季》,孫莉也為觀眾所熟知。2015年6月15日,孫莉出席了《2015星光上海—華誼ELLE之夜》五周年慶典活動。2017年,在黃磊自導自演的喜劇電影《麻煩家族》中飾演無怨無悔照顧著文家一大家子的成活起居的兒媳丁雁。2020年11月10日至18日,參演的國家大劇院新制作話劇《基督山伯爵》上映。2022年6月6日,主演的電視劇《妻子的選擇》播出,在劇中飾演方糖。11月,主演的肢體劇場作品《櫻桃園》亮相烏鎮戲劇節。2023年4月19日至4月22日,參演的話劇《櫻桃園》將登陸國家大劇院。8月10日-13日,主演話劇《安魂曲》登錄北京保利劇院。

榮譽獎項獲獎時間獎項名稱獲獎結果2009最健康時尚家庭獎獲獎2008時尚年度頒獎典禮最具愛心華人女性獎獲獎2008BQ紅人榜年度甜蜜情侶獲獎

2021年7月,黃磊孫莉夫婦為河南暴雨災情捐款100萬元。