小学时，孙宁在南京已是个有点小名气的童星。后来随父母转学到黑龙江，小学毕业后考入了黑龙江省艺校学习评剧花旦，在校期间孙宁先后拿了几个国家级、省级戏剧奖，成了东北戏曲界的一位新秀。艺校毕业后，孙宁分配到黑龙江评剧院工作，2001年考上了中央戏剧学院的表演专科班，2003年中央戏剧学院毕业。
2003年出演电视剧处女作《金粉世家》，在剧中出演吴佩芳，但在拍摄期间传出孙宁因压力过大而罹患抑郁症，经半年调养才有好转。同年与黄晓明主演古装商战剧《龙票》，在剧中饰演祁家少奶奶关素梅。
2005年在赵薇，陈宝国主演电视剧《京华烟云》中饰演温柔贤良的孙曼妮。在全景式反映滇西地区悲壮的抗战史诗的电视剧《滇西往事》饰演民初期间的珠宝商千金林依人。同年还出演了都市情感剧《临界婚姻》和青春言情剧《爱上天使》。
2006年参与许绍洋，陈怡蓉主演的青春偶像剧《老鼠爱大米》，同年与董洁，潘粤明主演电视剧《红衣坊》。之后被导演周晓文钦点出演青春悬疑剧《逃亡香格里拉》的女主角。同年还参演了电视剧《同年同月同日生》和《剑侠奇缘》。
2007年与王学兵主演电视剧《忘不了》饰沈若兰。在高希希指导的电视剧《男人底线》中饰演梁爽。还在潘长江自导自演的电视剧《清凌凌的水蓝莹莹的天》。
2009年孙宁与范伟合作都市题材电视剧《老大的幸福》，在剧中饰演优雅、贤惠、知书达理的“中国式好女人”梅好。同年出演《清凌凌的水蓝莹莹的天》第二部。同年和海清主演安徽电视台出品的电视剧《鲜花朵朵》。
2011年再次与范伟合作悬疑喜剧电影《跟踪孔令学》，凭借此片获得首届巫山神女杯艺术电影周最佳女配角。同年主演《风语》、《梨花泪》、《汉阳造》、《游击兵工厂》、《最爱你的人是我》五部电视剧。其中电视剧《梨花泪》入围“AsianContentExChange亚洲节目论坛。
2013年与张涵予、黄渤、刘烨联袂主演抗日战争剧《火线三兄弟》。同年出演《古路》、《一路狂奔》、《记忆碎片》三部电影。
2014年8月与靳东、种丹妮主演的年代悬疑情感电视剧《龙器》杀青。
2015年1月联合段奕宏、马苏、富大龙出演传奇年代剧《大连故事》杀青，该剧由高满堂担任总编剧，孙建业、津子围和杨锦峰三位大连编剧共同创作，导演王滨执导。
