2009年，因出演韦正执导的都市爱情喜剧《爱情公寓》而正式进入演艺圈，并赢得了更多关注；

同年，出演都市轻喜剧《老板这点事》。2012年，孙艺洲主演个人首部偶像剧《爱情是从告白开始的》；

同年，主演都市爱情喜剧《爱情公寓3》。2013年，孙艺洲主演都市情感剧《全民公主》。

2014年，主演爱情商战片《步步惊情》，并凭借此剧获得2014年国剧盛典最具潜质演员；同年，主演家庭喜剧《奇葩一家亲》。

2015年，孙艺洲参演个人首部武侠剧《秦时明月》；同年，主演首部战争剧《怒江之战》。

2016年，主演电视剧《孤芳不自赏》。

2018年，主演电影版《爱情公寓》 ；同年，出演由尚敬导演执导的古装武侠喜剧《欢乐英雄》。