孙思邈从小因为体弱多病，便开始发愤学医。他天资聪明，对诸子百家学说十分了解，广泛接触各种学术知识，而且还精通佛家经典，为中国医学的发展作出了重大的贡献。
孙思邈对中国传统的医学有深人的研究，同时对民间的药方非常重视，并终生致力于临床研究。他不但精通内科，而且还擅长外科、妇科、儿科、五官科以及按摩、卫生保健、饮食治疗、饮食方法、老年养生等。有24项成果开了中国医药学史上的先河。其中有大家都比较熟悉的：第一个提出建立妇科，第一个麻风病专家，第一个确定“阿是穴”……
他写的《千金要方》和《千金翼方》两部医药学著作，是中国医药学史上的重要典籍。其中，医学巨著《千金要方》是中国历史上第一部临床医学百科全书，被国外学者推崇为“人类之至宝”，对唐朝以后医药学的发展和日本、朝鲜等国医药学的发展，都有着极其重大的影响。
孙思邈是中国第一个全面系统研究中医药的先驱者，也是系统、全面、具体论述药物种植、采集、收藏的第一人。他有渊博的药物学知识，他曾经上过峨嵋山、终南山，下江州，隐居太白山等地，一边采集中药，一边进行临床试验。
孙思邈不仅具有高超的医术，而且具有高尚的医德。对病人一视同仁，“皆如至尊”，“华夷愚智，普同一等”。他在《千金要方》中专门写了“大医习业”和“大医精诚”两篇文章，详细地论述了作为一个医生所必须具有的医疗态度和医学品德。他自己则以身作则，身体力行，在行医过程中时刻以这些道德规范来严格要求自己。他不仅是我国医德思想的创始人，还被西方医学界称之为“医学论之父”，是与希波克拉底齐名的世界三大医德名人之一。
孙思邈同时又是一个出色的炼丹化学家，他所编著的《丹经内伏硫黄法》一文，记载了中国早期的火药配方。30岁的时候，孙思邈隐居在太白山，成功地炼成了太一神精丹。这种丹药，是用雄黄、雌黄、曾青、慈石等，经升华而得的，其实这就是氧化砷。孙思邈用它治疗疟疾，是一种很有效的方法，这也是他的首创之一，比英国人用砒霜制成氧化砷的孚勒氏早1000年。后来这种方法经阿拉伯西传，在欧洲曾有较大影响。
他的一生以治病救人和著书为己任，为我国和世界的医疗事业作出了不可磨灭的贡献。虽然孙思邈一生淡泊名利，多次推辞做官，但是仍然获得统治阶级的赞赏。唐太宗李世民称赞孙思邈“凿开径路，名冠太医。羽翼三圣，调和四时。降龙伏虎，拯衰救危。巍巍堂堂，百代之师”。