1977年12月浙江省金華縣多湖公社下鄉知青,先後在城鄉建設環境保護部、國務院旅遊協調小組辦公室、國務院辦公廳工作；1991年4月起,歷任國務院辦公廳秘書(副處級)、秘書二局四組副組長、秘書二局四組一秘(正處級)兼副組長、秘書二局四組組長、秘書二局三處處長；1999年5月任國務院辦公廳秘書二局助理政務專員兼三處處長；2000年6月任吳邦國副總理秘書(2002年7月正局級)；2003年3月任吳邦國委員長秘書；2003年7月任吳邦國委員長辦公室主任；2004年10月任十屆全國人大常委會副秘書長、機關黨組成員、委員長辦公室主任；2008年1月當選第十一屆全國人大代表（浙江）。2011年2月任中共山東省委常委、省政府黨組成員；2011年3月任省委常委、副省長、省政府黨組成員；2012年6月任省委常委、副省長、省政府黨組副書記，2012年11月兼任山東行政學院院長。
負責省政府常務工作，協助省長負責財政、稅務工作，負責省政府機關、發展改革(糧食、物價)、教育、監察、機構編制、人力資源和社會保障、住房城鄉建設、統計、發展戰略研究等方面的工作。協助分管省財政廳、省地方稅務局，分管省政府辦公廳(省政府參事室)、省發展和改革委員會、省教育廳、省監察廳、省人力資源和社會保障廳(省外國專家局)、省住房和城鄉建設廳、省統計局、省政府研究室。兼任山東行政學院院長。協助聯繫省國家稅務局、財政部駐山東財政監察專員辦事處，聯繫各民主黨派，國家統計局山東調查總隊、中儲糧總公司山東分公司。
2011年3月30日，山東省十一屆人大常委會第二十三次會議會議採取無記名投票的方式決定任命孫偉為山東省副省長。2011年4月22日，十一屆全國人大常委會第二十次會議在京閉幕。經表決，免去孫偉的全國人大常委會副秘書長職務。