二零一零年,孙艺宁的演艺生涯正式拉开帷幕,她在文谦导演执导的数字电影《失忆迷城》中亮相,由此踏入了影视行业。次年,她凭借出众的形象与感染力,在美丽宜兴中华环保形象大使评选活动中荣获最佳微笑奖。同年,她接连担纲主演了两部数字电影《午夜惊梦》和《警局无贼》,进一步积累了表演经验。二零一二年,孙艺宁在林永健领衔主演的革命传奇题材电视剧《大抉择》中,成功塑造了尚丽晶这一角色。也是在这一年,她参演了由冯绍峰主演的古装偶像爱情剧《兰陵王》,在剧中饰演皇后身边忠心耿耿的婢女红萼,其表现开始受到更多关注。随后,在《侠探高飞》等作品的剧照宣传中,也能频繁看到她的身影。此外,在《学生兵》等作品中,孙艺宁的剧照同样展现了其多样的角色状态。二零一三年,她出演了隋晓东执导的谍战剧《侠探高飞》,在剧中饰演一位从英国留学归来的数学专家贺敏,这个角色精通密码破译,善于分析复杂的数字谜语,展现了其角色的高智商特质。同年六月,她参与了由音乐人小柯首次亲自操刀创作并执导的音乐剧《因为爱情》,拓宽了其艺术表演的领域。二零一四年,孙艺宁在严屹宽、李依晓主演的古装武侠剧《新萧十一郎》中,饰演了药王谷棺材医生的师妹兰心;同年,她又在都市情感轻喜剧《老爸太囧》中饰演了角色牛安安,展现了其在轻喜剧方面的表演潜力。在二零一四年十二月二十日播出的《守望正义》中,她饰演了李存存一角。二零一五年,她参与了罗晋、王丽坤主演的古装神话剧《封神》;同时,在谭俏执导的抗战题材剧集《最后的战士》中,她饰演了土家族姑娘阿兰朵,这个角色经历了家庭的重大变故,逐渐成长并蜕变为一名战地医生,最终为了所爱之人献出了生命,人物弧光完整而动人。在作品《双世宠妃》中,她饰演的镜心也给观众留下了印象。二零一六年,为纪念红军长征胜利八十周年,孙艺宁出演了革命历史题材剧《长征大会师》,在剧中饰演贺子珍的警卫员钟秀霞。同年八月,她主演的青春抗战剧《学生兵》顺利完成拍摄,她在剧中饰演一位心怀爱国热忱的进步女学生许可一。此外,她还参演了由著名导演郑晓龙执导的《急诊科医生》,在剧中饰演独自来到大城市打拼、却不慎被诱骗乃至走上卖肾歧路的女孩刘苗,刻画了社会边缘人物的命运。二零一七年四月,她主演的古装爱情剧《双世宠妃》于横店影视城杀青,孙艺宁在剧中化身暖心的“小助攻”,演绎了一个机灵古怪、八面玲珑却又忠心不二的鬼马小跟班形象。六月,她参演了卢伦常执导的都市情感悬疑剧《读心》,饰演玉芬。八月,她主演了都市轻喜剧《越活越来劲》,在剧中饰演邵丽丽。十一月,她主演了钟青执导的青春校园剧《惹上冷殿下》,挑战一人分饰两角,饰演了具有双面性格的俏同桌陈青青。二零一八年,孙艺宁主演了古装爱情剧《双世宠妃Ⅱ》,再次饰演了镜心这一角色。同年十月,她主演了青春治愈系情感剧《最后的我们》,饰演女主角纪之夏。二零一九年,她主演了民国背景的悬疑剧《潜梦追凶》,在剧中出演千金小姐白灵犀。同年七月,她主演了青春职场偶像剧《你听起来很甜》,饰演女主角夏小宁。二零二一年六月一日,她主演的古装爱情剧《双世宠妃Ⅲ》正式开播,她所饰演的镜心角色获得了观众极高的好感度;八月二十六日,她主演的都市科幻爱情剧《满月之下请相爱》播出,在剧中饰演袁媛;十二月一日,她主演的青春励志治愈系情感剧《那时的我们》播出,再次饰演纪之夏一角。二零二二年五月一日,她参演的奇幻爱情轻喜剧《救了一万次的你》播出,饰演郭小莱;八月二十八日,她主演的网剧《恋爱的夏天》上线;九月二十三日,她主演的电视剧《府上娶了个锦鲤新娘》定档在优酷平台播出。二零二四年二月二日,她出演的都市偶像剧《在暴雪时分》播出;六月二十一日,她出演的探案与心变相结合的甜蜜喜剧《颜心记》播出;八月八日,她参演的网剧《锦医风华》播出。二零二五年二月二十八日,她参演的大型税务题材电视剧《大河之水》播出。四月二十九日,她主演的网剧《遇见你的第一次》播出;七月九日,她出演的电视剧《木一林的珍珠》播出。九月十九日,她参演的短剧《春色撩人》播出。十月三十日,她参演的山河淬炼羁恋群像剧《山河枕》播出。十二月二十三日,她参演的短剧《我,兼职女王》播出。在作品《大河之水》中,她饰演了严一琳。二零二六年二月十三日,她参演的电影《蛛仙》正式播映。
外形甜美可人的孙艺宁在古装剧《兰陵王》中成功塑造了红萼这一角色,其灵动自然的表演给观众留下了深刻印象,显得格外讨人喜爱。随后在神话剧《封神》中,她更挑战自我,一人分饰两个性格截然不同的角色,通过细腻的情感处理和鲜明的表演区分,展现出她在不同角色之间自如切换的能力,令人清晰地看到孙艺宁对人物性格精准的把握与诠释,其演艺方式也显得愈发纯熟与沉稳。而在电视剧《学生兵》中,孙艺宁的表演更进一步,不仅承担了许多与男演员同样亲赴战场、直面战斗的激烈戏份,更在包含大量爆破场景的拍摄中不惧危险,反复奔跑于炸点之间,以高度的敬业精神完成了拍摄。她通过层层递进的表演,生动演绎了角色从单纯女学生成长为坚毅女战士的心路历程与形象蜕变,从而为这部抗日史诗增添了真挚而动人的一笔。