祖父蒍吕臣曾官拜楚成王令尹。 父亲蒍贾，任楚国司马。 孙叔敖出生於郢都(纪南城) 北海子湖边白土里(又称孙家山，今雨台山附近)。
孙叔敖少年时，曾遇两头蛇，时俗认为见此蛇者必死，他想：要死只我一人，不要再叫旁人看见。 於是，他斩杀了这蛇，埋入山丘，其品德为族人赞佩（出典见《贾子》）。 那山丘因而得名“蛇入山”在今江陵城北约二十里。 及成年，因父亲获罪，他举迁期思（今淮滨期思镇）邑。
约公元前605年，孙叔敖在期思，雩娄（今河南省固始县史河湾试验区境内）主持兴修水利，建成中国最早的大型佢系水利工程——期思雩娄灌区（期思陂），相当於现代新建的梅山灌区中乾渠所灌地区。 据记载他还曾主持修建芍陂（今安徽寿县安丰塘），在今湖北江陵一带也兴修过水利。
楚庄王十五年(公元前599年)孙叔敖拜为令尹，主张“施教於民”，“布政以道”。 他极为重视民生经济，制定、实施有关政策法令，尽力使农、工、贾各得其便。 他在汉西利用沮水兴修水利，还在江陵境内修筑了大型平原水库“海子”。 鼓励农民秋冬上山采矿，使青铜业大力发展。 楚国出现了一个“家富人喜，优赡乐业，式序在朝，行无螟蜮，丰年蕃庶”的全盛时期。
庄王曾认为当时楚国的车子太小，遂命令全国一律改造高大的车子。 孙叔敖劝谏，若以命令行事，会招致百姓反感，不如把都市街巷两头的门限做高，低小的车过不去，人们就会自觉改造高车了。 庄王又嫌原来通行的货币太小，改铸大币，强令通行，人民使用不便，引起市场混乱。 他认为“便民为要”，劝说庄王恢复通行小货币，市场又趋繁荣。


孙叔敖还是杰出的军)事(家，他选择适合於楚国的条)文，立为(军法，对各军的行(动、任务、纪)律等都制定了明确规定，运用於训练和实战。庄王十六年(公元前598年)，楚军在诉地(今河南正​​阳一带)修筑城池，由於他用人得当，计划周密，物资准备充足，30天就完成了任务。次年，楚与晋大占於邲，他辅助庄王机智灵活地指挥了这场战斗，刚一出动战车，他即鼓动楚军勇猛冲击，一鼓作气，迅速逼近晋军，使其措手不及，仓惶溃散，逃归黄河以北，中原霸主的地位便转向楚国。


由於行政、治军有功，楚庄王多次重额封赏，孙叔敖坚辞不受。 为官多年，家中却没有积蓄，临终时，连棺椁也没有。 司马迁《史记》中记为“循吏”第一。 去世后，归葬於江陵白土里。 另在沙头镇(今沙市区)有衣冠冢。 清朝乾隆二十二年(1757年) 立有“楚令尹孙叔敖墓”石碑。 墓在今中山公园东北隅。