孫思邈小的時候，體弱多病，因此他發憤學醫。他天資聰明，通曉諸子百家學說，廣泛接觸各種學術知識，而且還精通佛家經典，為中國醫學的發展做出了重大的貢獻。
孫思邈對中國傳統的醫學有深人的研究，同時對民間的藥方非常重視，並終生致力於臨床研究。他不但精通內科，而且還擅長外科、婦科兒科、五官科以及按摩、衛生保健、飲食治療老年養生等等。有二十四項成果開創了中國醫藥學史上的先河。其中有大家都比較熟悉的:第一個提出建立婦科;第一個麻風病專家;第一個確定「阿是穴」……
他寫的《千金要方》和《千金翼方》兩部醫藥學著作，是中國醫藥學史上的重要典籍。其中，醫學巨著《千金要方》是中國歷史上第一部臨床醫學百科全書，被國外學者推崇為「人類之至寶」，對唐朝以後醫藥學的發展和日本、朝鮮等國醫藥學的發展，都有著極其重大的影響。
孫思邈是中國第一個全面系統研究中醫藥的先驅者，也是系統、全面、具體論述藥物種植、採集、收藏的第一人。他有淵博的藥物學知識，他曾經上過峨眉山、終南山，下江州，隱居太白山等地，一邊採集中藥，一邊進行臨床試驗。
孫思邈不僅具有高超的醫術，而且具有高尚的醫德。對病人一視同仁，「皆如至尊」「華夷愚智，普同一等」。他在《千金要方》中專門寫了「大醫習業」和「大醫精誠」兩篇文章，詳細地論述了作為一個醫生所必須具有的醫療態度和醫學品德。他自己則以身作則，身體力行，在行醫過程中時刻以這些道德規範來嚴格要求自己。
他不僅是我國醫德思想的創始人，還被西方醫學界稱之為「醫學論之父」，是與希波克拉底齊名的世界三大醫德名人之一。
孫思邈同時又是一個出色的煉丹化學家，他所編著的《丹經內伏硫黃法》一文,記載了中國早期的火藥配方。三十歲的時候，孫思邈隱居在太白山，成功地煉成了太一神清丹。這種丹藥，是用雄黃、雌黃、曾青、慈石等，經升華而得的，其實這就是氧化砷。孫思邈用它治療瘧疾，是一種很有效的方法，這也是他的首創之一，比英國人用砒霜製成氧化砷的孚勒氏早一千年。後來這種方法經阿拉伯西傳，在歐洲曾有較大影響。
他的一生以治病救人和著書為己任，為我國和世界的醫療事業做出了不可磨滅的貢獻。雖然孫思邈一生淡泊名利，多次推辭做官，但是仍然獲得統治階級的讚賞。唐太宗李世民稱讚孫思邈「鑿開徑路，名魁大醫。羽翼三聖，調和四時。降龍伏虎，拯衰救危。巍巍堂堂，百代之師」。
