2007年，參演了金鰲勛執導的電視劇《繡娘蘭馨》，在劇中飾演“阿朗”一角。同年，參演《明星制造》節目，獲得上海市小節目評比展演節目獎 ?。

　　2009年，開始與婁藝瀟、陳赫、王傳君等人聯袂主演韋正執導的系列都市愛情喜劇《愛情公寓》，在劇中飾演了一個四處留情的花花公子“呂子喬” ?。

　　2012年8月10日，與王傳君、卓文萱主演的校園青春偶像劇《愛情是從告白開始的》在安徽衛視、陜西衛視、湖北衛視黃金檔播出 ?，并在劇中飾演為人低調且成績優異的“歐皓辰”；該劇播出期間百度指數搜索量達到85萬，網絡點擊量也突破3億 ?。

　　2013年，孫藝洲與安以軒主演了由陳銘章執導的都市愛情電視劇《全民公主》，在劇中飾演“余子浩”一角 ?；該劇顛覆了偶像劇的敘事節奏，開播前兩集男女主人公就相愛 ?。

　　2014年4月22日，孫藝洲參演的都市愛情商戰電視劇《步步驚情》在湖南衛視播出，并飾演康氏集團的繼承人“康司瀚”一角 ?；而孫藝洲則憑借該劇獲得2014年國劇盛典“最具潛質演員”獎 ?。

　　2015年2月6日，參演的喜劇片《一路驚喜》在中國內地上映。10月27日，孫藝洲與李晟、馬天宇主演的都市情感劇《緋聞女友》在湖南娛樂頻道播出 ?。11月29日，孫藝洲參演了根據同名動畫改編的古裝奇幻武俠劇電視劇《秦時明月》，在劇中飾演了充滿野心和霸氣的“衛莊” ?。同年，他還參演了都市愛情劇《面包樹上的女人》 ?。

　　2016年，主演改編自風弄同名小說的古裝劇《孤芳不自賞》 ?。