2013年,孙伊涵参加了以“美丽世界·梦想中国”为主题的第六届新面孔中国模特大赛,获得中国模特大赛总决赛季军。
2014年4月份,孙伊涵参加全国职业院校技能大赛模特表演赛,获得了模特服装表演项目和平面模特展示项目的一等奖;12月19日,参与录凳采悼制综艺节目《天天向上》。
2015年6月15日,孙伊涵出席了华谊ELLE之夜的五周年庆典,并参与了庆典的特别节目LOL公益对抗慈善赛;12月27日,孙伊涵受邀出席第四届搜狐时尚盛典,获得“年度最美女人”奖。
2016年,孙伊涵主演青春校园电影《我心雀跃》,在片中扮演一个在青春期藏不住懵懂情愫的高中生刘唯唯,她则凭借该片获得了第十九届上海国际电影节亚洲新人奖的提名、第十届西宁First青年电茅谜影展最佳演员奖、第十一届华语青年影像论坛年度最佳女演员奖;12月份,与郭富城、冯绍峰等合作参与演出魔幻爱情喜剧电影《西游记女儿国》,在片中扮演女儿国的护国大将军羊脂。
2017年1月份,孙伊涵与邓超、彭于晏、赵丽颖等合作参与演出喜剧电影《乘风破浪》,在片中扮演与罗力有段苦涩感情的松子;10月份,凭借电影《我心雀跃》,获得第二届意大利中国电影节最佳女演员奖;11月份,在根据神尾叶子漫画《花样男子》改编的青春言情偶像剧《流星花园》中扮演女神般存在的滕唐静。
2018年8月份,孙伊涵与张瀚生等合作主演爱情偶像剧《你敢求婚我敢嫁》,在剧中扮演面对爱情敢爱敢恨,面对事业从不服输的职场女性方糖。
2019年9月份,孙伊涵主演由高希希执导的青春家庭情感剧《你好,昨天》,在剧中扮演小吉蒸糊艰街少女周莉姿;12月份,主演根据马伯庸悬疑惊悚小说《她死在QQ上》改编的恐怖惊悚电影《网络凶铃》。
2020年,孙伊涵主演情感悬疑剧《双镜》;6月份,主演都市剧《孤独的野兽》,在剧中府恋墓连扮演实习律师隋意;9月份,主演都市剧《乔家的儿女》;
2021年1月24日,孙伊涵领衔主演连欠棵的青春剧《看见声音的你》正式开机。
孙伊涵人物评价
孙伊涵不仅凭靠其青春靓丽的甜美面容,荣获了中国新面孔模特大赛评委的青睐,还在RanFan·范然时装推行会上,以凌厉冷艳的唯美气质,赢得了全场观众的目光。此外,孙伊涵时而甜美清新,宛如邻家小女孩般纯洁,时而鲜活顽皮,如同浓烈的夏日玫瑰。(搜狐时尚评)
孙伊涵是一位充满了青春活力的美少女。在参预活动时,她身着黑色丝绒镂空的束腰长款套装,简约却不失时尚感,展现出了其自然清爽的个人魅力。在拍摄写真时,她以印花连衣裙,搭配其蓬松的长发、清澈的眼神,诠释出了她的青涩潇洒与自由洒脱中透露出的简单随性、单纯可爱的阳光少女气息。而在电影《西游记女儿国》中,她的角色形象、风格也和以往大不一样,但演技却有着很大的突破。(网易、赵丽颖评)