1998年，孫紅雷在改編自海巖同名小說(shuō)的電視劇《永不瞑目》中扮演建軍一角，戲份不多。1999年，孫紅雷參與演出個(gè)人首部電影《我的父親母親》，正式進(jìn)入電影圈。

2000年，孫紅雷憑借話劇《三毛錢(qián)歌劇》獲得第17屆中國(guó)戲劇梅花獎(jiǎng)；同一年參演電視劇《像霧像雨又像風(fēng)》，憑借在劇中扮演的阿萊一角而成名。

2003年，孫紅雷參演警匪劇《征服》，扮演殘忍狂妄的黑幫老大劉華強(qiáng)；同一年憑借電影《周漁的火車(chē)》獲得第10屆北京大學(xué)生電影節(jié)最佳男主角獎(jiǎng)。

2004年，孫紅雷參演描述現(xiàn)實(shí)刑警辦案的電視劇《我非英雄》；同一年憑借《軍歌嘹亮》獲得中國(guó)電視界最受大眾婚漏歡迎十佳演員獎(jiǎng)。

2005年，孫紅雷和甄子丹、黎明、張靜初共同主演徐克執(zhí)導(dǎo)的古裝武俠片《七劍》，片中孫紅雷扮演劊子手烽火連城。

2006年，孫紅雷孫紅雷和陳小藝主演的電視劇《半路夫妻》播出后收視率不俗兵連應(yīng)料，該片在電視劇風(fēng)云盛典組委會(huì)公布的2005年中國(guó)內(nèi)地電轎鍵膠視劇收視率前50強(qiáng)名單中排名第4位。

2007年，孫紅雷和劉佩琦、陳小藝共同主演電視劇《大工匠》，扮演敢愛(ài)敢恨的八級(jí)鍛工楊老三；同灑嬸狼年主演吳宇森監(jiān)制的電影《天堂口》，扮演天堂夜總會(huì)的老板洪哥。

2008年，孫紅雷主演諜戰(zhàn)劇《潛伏》，扮演外表世俗圓滑但是內(nèi)心堅(jiān)強(qiáng)的共產(chǎn)黨員余則成；12月孫紅雷參演的電影《梅蘭芳》在全國(guó)上映，劇中他扮演梅蘭芳的經(jīng)紀(jì)人邱如白。

2009年4月份，孫紅雷主演的電視劇《潛伏》在北京衛(wèi)視、東方衛(wèi)視、重慶衛(wèi)視、黑龍江衛(wèi)視同時(shí)上星播出，該劇在北京衛(wèi)視創(chuàng)下平均9.1%的高收視率，4月15日的收視率更是超過(guò)了14%；6月主演的電視劇《人間正道是滄桑》在央視八套播出；9月憑借《潛伏》獲得第27屆中國(guó)電視劇飛天獎(jiǎng)優(yōu)秀男演員獎(jiǎng)；12月孫紅雷主演的電影《三槍拍案驚奇》在全國(guó)上映，首周票房超過(guò)一億。

2010年3月份，孫紅雷主演戰(zhàn)國(guó)題材的電影《戰(zhàn)國(guó)》，扮演戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的軍事家孫臏；9月份，參演拍攝馮小剛執(zhí)導(dǎo)的愛(ài)情喜劇電影《非誠(chéng)勿擾2》。

2011年，孫紅雷和古天樂(lè)、高云翔共同主演杜琪峰執(zhí)導(dǎo)的警匪電影《毒戰(zhàn)》，扮演禁毒總隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)張雷。2013年9月13日孫紅雷主演的電影《全民目擊》在全國(guó)上映；11月赴上海拍攝趙寶剛執(zhí)導(dǎo)的電影《觸不可及》。

2014年1月份，孫紅雷主演的電視劇《一代梟雄》播出；9月19日，主演的電影《觸不可及》在全國(guó)上映；12月24日，主演的電視劇《二炮手》播出。

2015年6月19日，孫紅雷主演的電影《少年班》上映；同一年，參加?xùn)|方衛(wèi)視勵(lì)志綜藝真人秀節(jié)目《極限挑戰(zhàn)》；9月份，與江疏影、王耀慶、車(chē)曉主演都市情感劇《好先生》。

2016年1月15日，孫紅雷主演的喜劇懸疑片《極限挑戰(zhàn)之皇家寶藏》上映；影片上映6天票房突破一億元；3月1日，加盟的《超少年密碼》開(kāi)機(jī)；4月起，成為東方衛(wèi)視真人秀節(jié)目《極限挑戰(zhàn)第二季》的固定成員；漏拒充5月31日，主演的都市情感劇《好先生》首播，在劇中扮演米其林三星廚師陸遠(yuǎn)；6月份，主演動(dòng)作片《颶風(fēng)營(yíng)救》，在片中扮演一位鐵骨柔情的硬漢老爸；同一年，在電影《老手》中國(guó)版中扮演黃正民一角。

2019年6月13日，孫紅雷主演電視劇《帶著爸爸去留學(xué)》播出。

2020年1月13日，孫紅雷主演的電視劇《新世界》播出；10月27日，和張藝興、劉奕君主演的掃黑除惡題材影視劇《掃黑風(fēng)暴》官宣陣容。

2021年2月份，孫紅雷為電影《侍神令》中海坊主角色配音；5月28日，以萌探家族兄弟團(tuán)成員常駐的綜藝《萌探探探案》播出。

孫紅雷人物評(píng)價(jià)

孫紅雷是一個(gè)職業(yè)化的演員，他會(huì)用心揣摩角色，給導(dǎo)演提出自己的意見(jiàn)（張偉平評(píng)）。他是個(gè)很特別的演員（徐克評(píng)）。他很像大哥，很有大哥風(fēng)采，生活里他能夠照顧其他人。他很真誠(chéng)，做事非常認(rèn)真（吳剛評(píng)）。他是一個(gè)很聰明的演員，從《半路夫妻》到《潛伏》，他有能力將各種各樣的角色詮釋得很好，演壞人壞到極致，演好人很善良，這是演員的功力。孫紅雷的成功不是偶然，他具有優(yōu)秀演員的必備元素（劉惠寧評(píng)）。

從電視劇《像霧像雨又像風(fēng)》中的深情寡言，到電視劇《大工匠》中的耿直剛硬；從電視劇《征服》中的狡猾專(zhuān)橫，到電影《七劍》中的陰郁狠辣；孫紅雷詮釋了不同的角色，演技日臻成熟。在電視劇《潛伏》中，他收斂了以往的極致張揚(yáng)，變成了謹(jǐn)小慎微、深藏不露的諜報(bào)人員。《潛伏》火了，孫紅雷更紅了，十年輾轉(zhuǎn)，孫紅雷嘗盡了酸甜苦辣，因?yàn)槟腥说膱?jiān)持，他的演藝之路，走得越來(lái)越寬（網(wǎng)易評(píng)）。