孫固幼年有志，九歲讀《論語》，吾能行此。舉進士，調任磁州司戶參軍，轉任霍縣令。入朝為秘書丞，為審刑詳議官。受到宰相韓琦器重，讓他擔任編修中書諸房文字。宋英宗治平年間，趙頊為潁王，侍趙頊于藩邸，以其為侍講。趙頊為皇太子，孫固又為侍讀。趙頊即位為宋神宗，孫固歷任工部郎中、天章閣侍制、知通進銀台司。神宗經略西夏，孫固反對西夏用兵的政策，于是出知澶州。後來入知審刑院，再領銀台、封駁兼侍讀，判少府監。之前對神宗言王安石不可為相，王安石變法，孫固與他議事多不合，極言青苗法于民不便。加龍圖閣直學士、知真定府。熙寧末年，孫固以樞密直學士知開封府。元豐初年，官至同知樞密院事。對越南用兵，建順州，孫固請棄地，內徙二萬戶。宋神宗想要討伐西夏，派宦官李憲為帥，他上書反對。孫固以太中大夫、樞密副使，進為知院事。因病去職，為觀文殿大學士、知河陽。宋哲宗即位，以正議大夫知河南府，轉任知鄭州。元祐二年（1087年），召為侍讀，提舉中太一宮。元祐三年（1088年），拜門下侍郎，再知樞密院事，官至右光祿大夫。元祐五年（1090年），孫固去世，贈開府儀同三司，謚號溫靖。元符二年（1099年），因為元祐黨籍奪官。宋徽宗政和年間，出黨人籍，歸還所奪。