1932年8月，任红二十二军六十四师连长，后参加了中央革命根据地第三、四次反“围剿”斗争。1933年11月，入红军学校学习，半年结业后，任江西模范师二团、三团三营营长。1934年10月，长征开始，调任红一军团第一师一团(先遣团)一营营长，率部参加了四渡赤水、突破乌江、巧渡金沙江等战斗。在安顺场，他亲自挑选并带领十七勇士强渡大渡河，夺取并控制了渡口阵地，掩护后续部队渡过大渡河。1935年10月任陕甘支队一大队连长，11月，相继参加了直罗镇战役和东征作战，调任红一军团第一师一团参谋长，红三十一军九十三师参谋长。参加了长征。

　　任八路军一二九师三八六旅七七二团参谋长，1938年1月任一二九师挺进队队长，3月改为津浦支队，担任津浦支队支队长，后来担任山东纵队第二支队支队长，他率部深入冀鲁边区，开辟了东光、盐山、南皮等根据地，参加了常生口、黄底崖等战斗。1939年5月，日伪军5000余人分9路向一一五师驻地泰西陆房合围“扫荡”。在师机关面临严重危险的关头，他指挥部队抢占凤凰山，奋勇抗击，掩护了师部安全突围，毙伤敌1300余人，打破了敌人消灭一一五师的企图。1940年8月起，孙调任第二旅旅长，教导第一旅旅长，率部挺进鲁南，在沂蒙山区极端艰苦困难的条件下，多次粉碎日伪军的“合围”、“扫荡”。1943年7月，调任中国人民抗日军政大学第一分校(山东抗大分校)副校长。次年5月任鲁中军区三分区司令员，9月，他指挥部队进行葛庄战斗，打死日军300余人、伪军500余人，生俘日军20人，伪军360余人，缴获两门炮及枪支弹药一宗。新华社向全国播发了这一胜利消息。

　　1946年6月，孙调任山东省野战军(山东军区)第四师师长，率部参加了莱芜战役。1947年4月，任华东野战军第八纵队副司令员，5月奉命率部从孟良崮东侧秘密插入敌纵深，割裂了敌74师与其友邻83师的联系，完成了对敌74师的包围。经激战2日，全歼敌74师32000余人。其后又相继参加了泰安、沙土集、洛阳、开封等战役。是年底，孙任第三纵队代司令员。1948年9月，第三纵队奉命北上，参加济南战役，毙伤敌2400多人，俘1200多人。10月下旬，孙继先统一指挥两广纵队和冀鲁豫独立一、三旅，担任佯攻任务。11月，淮海战役全面展开，孙率部向邱清泉兵团发起攻击，阻止其向东增援，保证了华野围歼黄百韬兵团。21日，又率部插入徐州之南，以一个纵队顶住敌两个军的多次进攻，打破了敌“南北对进”的企图。30日，当徐州之敌杜聿明集团30余万人向萧县、永城逃窜之际，他又奉命参加追击围歼战斗，终将敌歼灭于陈官庄地区。此战，共歼灭和俘虏敌军3万余人。1949年1月，孙任第三野战军22军军长。4月，率军胜利完成渡江作战，奉命向浙江进军，一举解放了舟山群岛。

　　1950年11月，孙任七兵团兼浙江军区参谋长。1951年1月，入南京军事学院高级系学习，兼任该系副主任，1953年留任高级系主任。军事学院战役系副主任，1955年9月，孙被授予中将军衔，荣获二级八一勋章、一级独立自由勋章和一级解放勋章。

　　1957年9月，任中国人民志愿军二十兵团副司令员。1958年10月回国后，率部开赴大西北，任二十训练基地司令员。他带领指战员战严寒、斗酷暑、克服重重团难，在茫茫戈壁滩上建起了中国第一个火箭发射训练基地。1962年5月，任国防部第五研究院副院长。1970年5月，调任济南军区副司令员。1975年8月改任济南军区顾问，1982年6月离休，1988年被授予中国人民解放军一级红星功勋荣誉章。是中国人民政治协商会议第五届委员会委员。

　　1990年4月病逝。