2007年，参演了由秦岚、吕颂贤、李宗翰主演金鳌勋执导的电视剧《绣娘兰馨》，在剧中饰演了阿朗。同年，参演《明星制造》获上海市小节目评比展演节目奖。

2009年，与娄艺潇、陈赫、邓家佳主演了韦正执导的都市爱情喜剧《爱情公寓》系列，在剧中饰演了一个四处留情的花花公子吕子乔。

2011年3月14日晚，孙艺洲荣获由上海话剧艺术中心主办的“第十五届佐临话剧艺术奖”爱心公益环节的公益之星。

2013年，孙艺洲与安以轩主演了由陈铭章执导的电视剧《全民公主》，孙艺洲在电视剧《全民公主》中饰演的余子浩从小在孤儿院长大，并和安以轩演绎了一段复仇王子和励志公主的爱情故事。

2014年，孙艺洲参演的由刘诗诗、吴奇隆、蒋劲夫主演的电视剧《步步惊情》播出，在剧中饰演了康氏集团的继承人“康司瀚”一角。2014年8月底，孙艺洲出演电视剧《秦时明月》，饰演卫庄。

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那天孙艺洲刚健完身，被通知要前往高格公司试镜。他很随意地穿着背心与运动裤，到了高格发现这剧组的试镜和其他地方的都不一样――导演竟让他讲了个笑话，就结束了。孙艺洲以为自己和这个剧组再也没有任何瓜葛――或者说，自己没有试镜成功。没想到过了两天却接到通知说自己要饰演剧中的吕子乔，并且一演就是连续三部。