孙晔早年求学于上海市戏曲学校，该校现已更名为上海戏剧学院附属戏曲学校，他在校期间就读于木偶表演专业。值得一提的是，他与后来同样从事配音工作的杨梦露、黄笑嬿二人是同窗，彼此在求学阶段便已相识。自1996年顺利完成学业后，孙晔便正式加入了上海木偶剧团，并由此开启了他的职业演员生涯。
一九九八年，在资深配音演员赵屹鸥的推荐与引荐下，孙晔获得了参与动画电影《宝莲灯》试音的机会，并在此过程中结识了上海美术电影制片厂的后期导演王慧坚，这次相遇成为他正式踏入配音行业的起点。此后，他曾与上海电视台的知名主持人豆豆合作，共同担任少儿英语节目的主持工作。二零零一年，孙晔开始为《我为歌狂》中的角色盖世爱进行配音，这项任务耗费了他将近两年的时间才最终全部完成。到了二零零二年，《我为歌狂》被改编为舞台剧版本，孙晔亦在舞台剧中亲自出演了盖世爱这一角色。在《我为歌狂》中塑造的盖世爱形象深入人心。二零零三年，由孙晔参与配音的科幻题材动画作品《帅狗黑皮》正式播出。次年，也就是二零零四年，他在胡依红导演执导的校园题材动画《Bravo东东》中，为主角东东献声。二零零七年，孙晔加入了《老呆和小呆》的配音团队，值得一提的是，该部动画是中国国内首部采用数字高清技术制作的原创动画作品。在《Bravo东东》中演绎的东东一角进一步展现了他的配音实力。二零一零年，他在武侠动画《秦时明月之诸子百家》中一人分饰三角，分别为荆轲、巨子以及蒙恬配音。同年，他还在武侠题材电视剧《怪侠一枝梅》中为角色应无求配音，自此之后，他开始更广泛地涉足电视剧领域的配音工作。二零一一年九月，孙晔在《步步惊心》中为十三阿哥这一角色配音。二零一五年，他参与了电影《黑猫警长之翡翠之星》的配音工作，该片是中国动画电影首次推出沪语配音版本的尝试，孙晔在片中亦运用地道的上海话为指定角色进行了配音。二零一七年，他加盟了奇幻冒险动画《京剧猫》的配音项目，这部作品是我国首次将传统京剧艺术元素与现代动画表现形式相融合的创新之作。二零一九年，由他参与配音的《小猪佩奇过大年》登陆院线公映。二零二零年，原创动画《我为歌狂之旋律重启》于哔哩哔哩平台独家首播，孙晔再次受邀为其中经典的盖世爱一角献声。二零二二年，他参与配音的动画系列《星辰变》的第四季在中国大陆地区播出。直至二零二五年九月二十八日，孙晔参与配音的另一部动画作品《魔法公主的小烦恼》也正式与观众见面。
孙晔于2010年正式开启了他的游戏配音生涯，其首项重要工作是在游戏《英雄联盟》中，他一人分饰多角，成功塑造了崔斯特、塔里克、嘉文四世等七个性格各异的角色。到了2015年，他进一步在竞技手游《王者荣耀》中展现了自己的声音可塑性，为嬴政、扁鹊、马可波罗等六个角色献声，并因此成为该项目中配音角色数量最多的配音演员，其演绎的《王者荣耀》嬴政尤为令人印象深刻。2016年，他的声音出现在网络游戏《守望先锋》中，为角色卢西奥注入了活力。2018年，他再度参与竞技手游《第五人格》的配音工作，诠释了包括宿伞之魂在内的多个角色。2022年，孙晔的声音在策略塔防手游《明日方舟》中响起，他为流明等角色提供了精彩的配音。2023年，他加盟冒险策略游戏《崩坏：星穹铁道》，为重要角色景元赋予了独特的声音魅力。进入2024年，孙晔继续拓展其配音领域，在开放世界手游《鸣潮》中，他成功塑造了角色忌炎，其演绎的《鸣潮》忌炎再次展现了他深厚的角色驾驭能力。
二零一八年，这位配音演员曾为作品《诡案追凶》中的角色徐俊亮献声，以其声音演绎赋予了该人物独特的生命力。到了二零二一年，他再次参与配音工作，此次改编自顾漫原著的《你是我的荣耀录制广播剧》，在剧中他生动诠释了关在这一重要角色，通过细腻的声音表现展现了人物的复杂情感。紧接着在次年，他继续投身于声音艺术创作，在广播剧《吞海》中担任秦川的配音工作，以扎实的台词功底和富有感染力的演绎，成功塑造了又一个令人印象深刻的听觉形象。
孙晔在游戏与动画音乐领域同样贡献了众多出色的演唱作品，曾为多部知名游戏及动画作品献唱主题曲与插曲。早在2008年，他便为电视剧《爆丸小子》演唱了主题曲《爆丸天地》，开启了其参与影视音乐创作的历程。2015年，他进一步为动画《马达加斯加企鹅》演唱了包括《不受限》和《掌控全局》在内的多首插曲，以其独特的嗓音丰富了作品的情感表达。2018年，孙晔再次献声，演唱了《古剑奇谭网络版》的主题曲《故剑情长》，获得了不少听众的喜爱。2020年，他受邀为手游《时空中的绘旅人》演唱插曲《水镜童谣》，进一步拓展了在游戏音乐领域的参与。2021年，孙晔还参与了《食物语》文物联动企划中的群像曲《一味相传》的演唱，通过音乐的形式助力文化推广。
二零零二年，当时正在为舞台剧《我为歌狂》进行紧张排练的孙晔，结识了在剧中扮演丛容一角的骆妍倩，两人在共同的创作过程中逐渐相知相惜。这段始于艺术合作的缘分不断深化，最终步入婚姻殿堂——二零零六年，孙晔与身为配音演员的骆妍倩正式结为连理。婚后，夫妇二人共同养育了一个女儿，建立了幸福美满的家庭。