1、2001年底，主演海润影视筹拍的现代剧《玉观音》。

2、2004年，主演爱情电视剧《一米阳光》，在剧中饰演女律师伊川夏；随后，在年代剧《红粉世家》中饰演歌女李桃枝；同年，还与刘烨合作主演《血色浪漫》，饰演纯情的周晓白一角。

3、2005年，在历史情感剧《风雨西关》中饰演天真活泼、无限美好的大家小姐谢天慧；随后，主演电视剧《幸福像花儿一样》，饰演单纯善良的舞蹈演员杜鹃，并为该剧献唱片尾曲《爱如空气》。

4、2006年，在军旅题材电视剧《天和局》中饰演忠厚善良的传统女性；同时，孙俪还寻求影坛方面的发展，与李连杰合作动作片《霍元甲》，并凭此片获第28届大众电影百花奖“最佳新人奖” 。

5、2007年，与黄晓明合作主演《新上海滩》，饰演集诚实、坚强、爱心、智慧、勇气与气质于一身的冯程程 ；随后出演电视剧《一世情缘》，饰演任性刁蛮且深藏心机的富家女纪雯。

6、2008年，孙俪与邓超以荧幕情侣档主演浪漫爱情电视剧《甜蜜蜜》。

7、2009年，孙俪主演严歌苓小说改编的年代剧《小姨多鹤》，饰演日本孤女竹内多鹤，因剧集涉及中日题材，雪藏三年后才在安徽卫视上星播放；之后，主演胡大为执导的剧情片《金山》，孙俪饰演女主角小虎，这部电影未能够在国内放映，然而孙俪却凭借这一角色获得罗马故事电影节“最佳女主角奖”及加拿大电影the Gemini Award双子座奖“最佳女主角奖” 。

8、2011年4月26日，与甄子丹、姜文合作主演历史片《关云长》上映，孙俪饰演的第一女主角绮兰是一个为影片的剧情特别设计的虚构人物，与甄子丹饰演的关云长发生一段复杂而朦胧的暧昧感情 ；9月29日古装奇幻电影《画壁》上映；11月17日，主演的古装清宫斗争剧《后宫甄嬛传》在地面首轮播出，孙俪在剧中饰演甄嬛一角，讲诉一个不谙世事的单纯少女成长为一个善于谋权的深宫妇人的故事。

9、2013年9月，主演当代都市剧《辣妈正传》，饰演的女主角夏冰是个走在时尚前端的辣妈。

10、2014年9月6日，孙俪产后复出拍摄郑晓龙导演的古装剧《芈月传》，剧中饰演芈月 。

11、2016年，主演励志传奇剧《那年花开月正圆》，饰演灵动善良、百折不挠又率性的周莹。

12、2019年10月28日，主演的现实主义都市剧《安家》发布杀青特辑，剧中饰演房似锦。