1999年刚刚升入大学的她便开始参与影视作品的拍摄。2002年参演林权泽导演的电影《醉画仙》入围戛纳国际电影节主竞赛单元。2003年前后主演《假如爱有天意》和《我脑中的橡皮擦》两部影片。2005年因电影《外出》获得亚太影展最佳女主角奖。2006年主演电视剧《恋爱时代》获得百想艺术大赏电视部门最佳女主角奖。 2008年凭借电影《妻子结婚了》获得韩国电影青龙奖和百想艺术大赏的最佳女主角奖。 2012年主演的灾难大片《摩天楼》突破500万观影人次。2014年主演动作喜剧电影《海盗》票房达860万观影人次,凭此获得韩国电影大钟奖最佳女主角奖。
2014年12月16日,孙艺珍在“2014 明星之夜”活动中获得“韩国TOP STAR”奖。