2006年孙红雷和陈小艺主演的电视剧《半路夫妻》收视率不俗,该片在电视剧风云盛典组委会公布的2005年内地电视剧收视率前50强名单中排名第4位。
京卫视创下平均9.1%的高收视率,4月15日的收视率更是超过了14%;6月主演的电视剧《人间正道是沧桑》在央视八套热播;9月凭借《潜伏》获得第27届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖;12月孙红雷主演的电影《三枪拍案惊奇》在全国上映,首周票房超过一亿。2010年参演电影《非诚勿扰2》,《战国》。2011年孙红雷出演杜琪峰执导的电影《毒战》,剧中孙红雷饰演禁毒总队队长张雷。2013年9月13日孙红雷主演的电影《全民目击》在全国上映;11月赴上海拍摄赵宝刚执导的电影《触不可及》。